Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 8
1.1 Современное состояние производства творога и творожных продуктов в России 8
1.2 Анализ способов производства творога как сырья для творожных продуктов 14
1.3 Пути увеличения срока годности творожных продуктов 17
1.4 Влияние различных факторов на качество творожных продуктов 24
1.4.1 Режим тепловой обработки смеси компонентов перед фасованием 24
1.4.2 Уровень активной кислотности продукта 26
1.4.3 Вид и количество применяемого стабилизатора 26
1.5 Принципы оценки микробиологической безопасности творожных продуктов 29
1.6 Заключение по обзору литературы и задачи исследований 35
2 Организация работы и методы исследований 38
2.1 Организация работы 38
2.2 Методы исследований 40
3 Экспериментальная часть 45
3.1 Обоснование технологических режимов производства творога, как сырья для производства творожных продуктов 45
3.2 Разработка рецептуры творожных продуктов и обоснование технологических режимов 55
3.2.1 Моделирование рецептуры творожных продуктов 55
3.2.2 Влияние вида и дозы стабилизатора на качество творожных продуктов 65
3.2.3 Исследование влияния температуры тепловой обработки на микробиологические показатели продукта 81
3.3 Исследование творожных продуктов в процессе хранения 82
3.4 Исследование аминокислотного и минерального состава творожного продукта 92
4 Практическая реализация 95
4.1 Производство крема творожного «Чародейка» на ОАО «Череповецкий молочный комбинат» 95
4.2 Управление качеством творожного крема в производственных условиях 96
Выводы 107
Литература 109
Приложения 122
- Анализ способов производства творога как сырья для творожных продуктов
- Принципы оценки микробиологической безопасности творожных продуктов
- Разработка рецептуры творожных продуктов и обоснование технологических режимов
- Управление качеством творожного крема в производственных условиях
Анализ способов производства творога как сырья для творожных продуктов
По данным Липатова Н.Н. наиболее эффективным и экономически выгодным является раздельный способ производства творога [7], отделение сыворотки, а, следовательно, и консистенцию легче регулировать в обезжиренном сгустке [31, 32]. Поэтому для основы творожных десертов целесообразно применять нежирный творог, полученный кислотно-сычужным способом [33, 34].
Анализируя способы коагуляции белка при производстве творога, следует отметить, что крупитчатая, крошливая и грубая консистенция чаще встречается в твороге, выработанном кислотном способом, В твороге, вырабатываемом кислотно-сычужным способом, эти пороки консистенции возникают реже (в основном из-за недостаточной кислотности сгустка). При излишней кислотности и сквашивании при низких температурах может получиться творог с мажущейся консистенцией [7, 35, 36],
При сравнении этих двух наиболее распространённых способов коагуляции белка при производстве творога следует отметить: наименьшей прочностью обладают сгустки, полученные при кислотной коагуляции, их пространственная структура поддерживается слабыми связями между частицами казеина, они состоят из мелких частиц казеина и хуже выделяют сыворотку; при сычужно-кисло гном способе структура сгустка более прочная, что объясняется укреплением агрегированных частиц казеина кальциевыми мостиками, образующимися между частицами параказеина. В этих сгустках быстрее происходит процесс синерезиса и обезвоживания сгустка; в сгустках при кислотном сквашивании преобладают мелкие белковые части цы (до 10 мкм), крупные отсутствуют, частицы размером 10-30 мкм составляют 45%; в сгустках при сычужно-кислотном сквашивании мелкие частицы (до Юмкм) составляют 23%, крупные (30-50мкм) - 46%; расход сырья на выработку одной тонны продукта при сычужно-кислотном способе меньше, чем при кислотном, что объясняется переходом части сывороточных белков в творожный сгусток [7, 37, 38, 39].
На формирование консистенции творога существенное влияние оказывает аппаратурное оформление линий его производства [40, 41, 42].
При обезвоживании сгустка на сепараторах получаемый творог имеет гомогенную, пастообразную консистенцию. Это обусловлено тем, что творожная масса при больших скоростях и давлениях выбрасывается из барабана сепаратора через весьма узкие отверстия (диаметром менее 1 мм), что приводит к её гомогенизации [7].Однако линии производства мягкого диетического творога находят ограниченное применение, степень их загрузки на предприятиях молочной промышленности не превышает 10% [42]. Отмечается также, что стабильность сепарирования сгустка зависит от многих факторов, значительны также потери белка с сывороткой [7].
При выработке творога на непрерывно-поточных линиях марки Я9-ОПТ часто встречается такие пороки консистенции как мучнистость и крупитчатость и творог, особенно нежирный, становится непригодным для производства творожных продуктов с гомогенной консистенцией (кремов, паст) [7].
Закономерности формирования кислотно-сычужного геля достаточно хорошо изучены [7, 33, 43].
Большую роль в обеспечении качества творога имеют заквасочные культуры [44]. В производстве творога кислотно-сычужным способом функции кисло-тообразования выполняют мезофильные молочнокислые стрептококки и температуру сквашивания устанавливают с учетом создания благоприятных условий для их размножения (20 - 30 С). Сычужный фермент гидролизует аз - казеин и уменьшает диссоциацию казеинов при снижении рН в результате развития микрофлоры закваски. Оба эти фактора способствуют агрегации мицелл на ранних стадиях сквашивания. Благодаря этому сгусток становится достаточно прочным, уменьшаются потери белка с сывороткой [7, 33].
Известно, что чем выше температура сквашивания, тем при более высоком рН начинает образовываться сгусток, тем грубее он становится, тем выше его способность к спонтанному выделению сыворотки [43]. Учитывая, что при производстве творожных десертов важно обеспечить получение нежной, эластичной консистенции творога - основы, целесообразно применять более низкие температуры сквашивания 22 - 25 С.
В настоящее время широкое распространение получают закваски прямого внесения (DVS). Целесообразность применения лиофилизированных концентратов определяется, прежде всего, тем, что при производстве творога изменчивость состава молока и сквашивающей активности заквасок, а также лизис культур в результате воздействия бактериофагов ведут к значительным потерям и ухудшению качества творога [45].
Лиофилизированные культуры компании CHR HANSEN являются тщательно отобранными и международно признанными. Преимущества культур DVS перед заквасками, получаемыми путем пересадок: наименьший риск заражения посторонней микрофлорой, высокая активность, отсутствие риска загрязнения бактериофагом, постоянство состава (не нарушается соотношение между штаммами), в процессе ферментации подавляется посторонняя микрофлора. Как показывает накопленный в промышленности опыт, они обеспечивают хорошее качество сгустка на молоке с пониженными качественными характеристиками (например, в зимне-весенний период) [45, 46, 47].
Лиофилизированные культуры DVS компании CHR HANSEN имеют высокую бактериальную чистоту: содержание дрожжей и плесневых грибов менее 5 КОЕ / г. БГКП и S. aureus отсутствуют в 1 г, Salmonella отсутствует в 10 г, Listeria monocitogenes отсутствует в 25 г [46].
Для производства творога предлагаются следующие мезофильные культуры: гомоферментативные лиофилизированные R- серий (603, 604, 607, 608), отличающиеся повышенной устойчивостью к фагам, и серии CH-N (11, 19, 22), особенностью которых является образование СО2 и выраженного кисломолочного запаха в процессе сквашивания [47].
Принципы оценки микробиологической безопасности творожных продуктов
В последнее время спрос потребителей на безопасные и высококачественные пищевые продукты с длительным сроком годности неуклонно возрастает. Основное объективное требование ко всем без исключения продуктам питания, которое должно неуклонно выполняться - их безопасность. За последнее время появились новые проблемы в обеспечении микробиологической безопасности пищевых продуктов.
Во-первых, человечество само активизирует процесс приспособления и изменчивости микроорганизмов, терморезистентность в ответ на пастеризацию.
Во-вторых, ослабление сопротивляемости к инфекционным заболеваниям, связанное с ухудшением структуры питания (анемии, белковый и йоддефи-цит).
В-третьих, глобализация рынка стирает границы распространения патогенных микроорганизмов, интеграция и укрупнение производства приводят к возникновению массовых вспышек инфекционных заболеваний.
Для обеспечения безопасности продуктов питания в мировой практике разработано несколько систем управления качеством и безопасностью [52].
В директивах Совета Европейского сообщества сформулированы основные положения системы обеспечения производства безопасной пищевой продукции (НАССР). Эта система наиболее адаптирована к предприятиям пищевой промышленности, в том числе и молочной [79, 80].
В России основные требования к системе управления качеством и безопасностью на основе принципов НАССР сформулированы в ГОСТ 51705.1-2001. Этот документ является переводом руководства по ХАССП, принятого странами - членами ЕЭС, носит общий характер и не учитывает отраслевой специфики пищевых предприятий. Поэтому его применение не нашло в нашей стране широкого распространения. На сегодняшний день в России известны лишь считанные предприятия, на которых внедрена система ХАССП [80].
Эффективность системы ХАССП определяется принципами, на которых базируется её применение. Их семь: выявление опасных факторов; определение критических контрольных точек; определение критических пределов; создание системы мониторинга; разработка системы корректирующих воздействий; разработка системы проверок; разработка системы документации.
Применение этих принципов на практике создаёт необходимые и достаточные условия для гарантированного выпуска безопасной продукции [81, 82, 83].
Основной законодательный документ, действующий на территории РФ и определяющий гигиенические требования безопасности - СанПиН 2.3.2.1078-01
[84]. На основании этого документа выделяются пять групп микроорганизмов, подлежащих обязательному контролю. Первые четыре группы определяют качество и безопасность продуктов, контроль последней группы предполагает нормирование молочнокислых и пробиотических микроорганизмов. Остановимся подробнее на первых четырёх группах [85].
Первая группа - патогенные микроорганизмы, являющиеся непосредственно причиной различных инфекционных заболеваний. В молоко болезнетворные микроорганизмы попадают от больных животных, от людей, занятых в его производстве, из окружающей среды. Через молоко передаются такие болезни, как ящур, туберкулёз, бруцеллёз, лейкоз, сальмонеллёз, стрептококковые инфекции и др. Одно из основных требований к молоку - сырью - оно должно быть получено от здоровых животных в хозяйствах, благополучных по инфекционным болезням.
Вторая группа микроорганизмов — условно - патогенные. Они не являются возбудителями инфекционных заболеваний, но в процессе их жизнедеятельности накапливают токсины, вызывающие различные токсикозы. Это стафилококки, плесневые грибы.
Третья группа микроорганизмов - санитарно - показательные. К ним относятся: бактерии группы кишечных палочек (БГКП) и показатель общей бактериальной обсеменённости (ОБО). Санитарно-показательные микроорганизмы сами по себе не оказывают непосредственного влияния на здоровье человека, но по их количеству в продукте косвенным образом определяют его безопасность.
Четвёртая группа - технически вредная микрофлора. Наличие в продукте технически вредных бактерий не определяет их безопасность, но во многом определяет качество, т.е. вкус, аромат, внешний вид, хранимоспособность и все связанные с этим пороки (дрожжи, плесневые грибы, клостридии, маслянокис-лые бактерии и др.). Определение технически вредных микроорганизмов необходимо для прогнозирования качества молочных продуктов [521.
Рассмотрим подробнее микрофлору творога и творожных изделий, которая может нести потенциальную опасность. Терморезистентная остаточная флора и посторонняя микрофлора творога могут состоять из бактерий, клост-ридий. энтерококков, микрококков, дрожжей, плесневых грибов и т.д. Важнейшими индикаторными группами посторонней микрофлоры творога являются колиформы. а также дрожжи и плесневые грибы. Сохраняемость и порчу определяют прежде всего этими микроорганизмами.
Опыты Кандлера [20, 86J наглядно показывают проблему вторичного загрязнения при хранении. При 4 - 6С почти не размножаются дрожжи. Даже при 15С нсмолочпокислые бактерии и колиформы размножаются незначительно. Дрожжи и плесневые грибы размножаются в кислой среде, особенно при доступе воздуха, на поверхности творога очень быстро. Поэтому творог должен быть по возможности свободным от дрожжей и плесневых грибов. Количество их может увеличиться скачкообразно при 20С. И, таким образом, изделие может быстро испортиться при высокой температуре хранения. Решающим для сохранения творога является содержание дрожжей.
Вегнер [87] привёл следующие основные микробиологические причины пороков свежего творога: слишком большое количество оставшихся в живых после тепловой обработки микроорганизмов из-за плохого качества сырого молока; размножение кислотообразующих бактерий, применяемых для сквашивания; некачественная мойка и дезинфекция оборудования и поверхностей, контактирующих с молоком в ванне с творожным сгустком и творогом; недостаточное охлаждение, особенно в торговле.
Во время изготовления и упаковки следует избегать любого загрязнения нежелательными микроорганизмами, особенно дрожжами и плесневыми грибами. Постоянный постадийный контроль закваски, молока в ванне, сгустка и готового продукта на содержание дрожжей и плесневых грибов как показателей вторичного загрязнения очень быстро позволяет вскрыть возможные источники загрязнения. Для творожных изделий необходимо контролировать компоненты, чтобы препятствовать проникновению из них загрязняющих микроорганизмов [881 Остановимся более подробно на признаках и источниках появления дрожжей и плесневых грибов в продукте.
Разработка рецептуры творожных продуктов и обоснование технологических режимов
В состав рецептуры творожных десертных продуктов предусмотрено использование следующих компонентов: творога нежирного, выработанного кислотно-сычужным способом, сыворотки творожной пастеризованной, сахара-песка, вкусовых наполнителей. Вкусовые наполнители были выбраны на основе изучения покупательского спроса: ванилин, курага в виде кусочков, фруктово-ягодные наполнители в виде кусочков фруктов и ягод, какао - порошок,
Целесообразность использования нежирного творога, полученного кислотно - сычужным способом, была доказана в п. 1.2.
Внесение сыворотки творожной пастеризованной обусловлено следующим. Во-первых, с увеличением объёма производства творожных продуктов, расширением их ассортимента, повышением питательных и вкусовых свойств одной из важнейших задач, стоящих перед молочной промышленностью, является обеспечение наиболее полного использования всех составных частей молока. Молочная сыворотка в настоящее время используется только на 21,3 % [10, 99, 100]. Основные компоненты сыворотки представляют весьма большую питательную ценность. Жир, переходящий в сыворотку, находится преимущественно в виде мелких жировых шариков, вследствие чего он более легко и полно ассимилируется в организме человека. Молочный сахар хорошо усваивается организмом человека (99,7 %), а медленное его всасывание способствует поддержанию жизнедеятельности молочнокислых бактерий в кишечнике и продуцированию ими молочной кислоты, подавляющей вредные гнилостные процессы. Белок, переходящий в сыворотку, состоит главным образом их альбумина и глобулина, они наиболее диспергированы и хорошо усваиваются организмом. Минеральные соли сыворотки могут достаточно полно удовлетворять потребность в них человеческого организма [101, 102, 103, 104].
Таким образом, использование при производстве творожных изделий молочной сыворотки даёт возможность получить продукт, не только удовлетворяющий по своим вкусовым свойствам, но и биологически ценный.
Во-вторых, добавление сыворотки в творожную смесь перед тепловой обработкой совместно с лимонной кислотой позволит снизить величину активной кислотности до рН=4,3 и ниже и провести повторную тепловую обработку без ухудшения консистенции готового продукта (песчанистость, крупитча-тость) [65];
В-третьих, добавление сыворотки до 30% в рецептуру творожного десерта позволит получить нежную, кремообразную консистенцию готового продукта [103].
Компонентом рецептуры любого продукта, подвергающегося повторной тепловой обработке, является стабилизатор, внесением которого в продукт перед тепловой обработкой достигается эффект стабилизации белка. В результате продукт не имеет пороков консистенции (песчанистость, мучнистость), а при хранении не происходит расслоения и отделения сыворотки [67, 71, 78]. На основе предварительных опытов были отобраны следующие стабилизационные системы: «Хамульсион QNA», «Хамульсион QVB - 3» производства фирмы «Хан» (Германия), «Комплегель Т - 02» производства фирмы «Белстар» (Россия). «Мультек - ПС» производства фирмы «Пищевые стабилизаторы» (Россия). Характеристики данных стабилизационных систем представлены в табл. 3.5.
«Хамульсион QNA»H «Хамульсион QVB-3» имеют в своём составе три компонента: желатин, гуаровая камедь (Е 412),камедь рожкового дерева (Е 410) [105].
Желатин - это натуральный гидроколлоид животного происхождения. Он применяется как гелеобразователь. Это позволяет получать продукты с мягкой текстурой и более полными, выраженными вкусовыми ощущениями вследствие быстрого проявления аромата и вкуса. Гели желатина формируются за счёт связей различной природы (водородных, гидрофобных, электростатических). Процесс гелеобразования - кинетический, развивающийся во времени [78, 106, 107].
Гели желатина - частично тиксотропны. В них необходимо различать два типа структур: конденсационные, возникающие при охлаждении горячего раствора путём образования водородных связей между агрегатами макромолекул и коагуляционные, возникающие после механического разрушения первоначальной конденсационной структуры. Прочность геля желатина возрастает прямо пропорционально квадрату его концентрации и обратно пропорционально температуре. Вязкость увеличивается почти экспоненциально по мере увеличения концентрации [78].
Гуаровая камедь и камедь рожкового дерева - гидроколлоиды растительного происхождения. Они образуют в воде вязкие растворы с псевдопластическим поведением, проявляют свойства эффективных загустителей и стабилизаторов в многофазных смесях. Растворы камедей имеют высокую тиксотропносте В кислой среде камеди используют для формирования геля ионы кальция, в результате его прочность увеличивается [78, 108].
Управление качеством творожного крема в производственных условиях
Аналитический обзор литературы [135,137,138,139,140] и проведённые исследования позволили выявить потенциально опасные факторы при производстве творожного крема с длительным сроком годности. При этом основное внимание было уделено микробиологической безопасности.
Проведён анализ основных точек микробиологического контроля по всем технологическим операциям производства творожного крема. Объекты контроля, контролируемые микробиологические показатели и их максимально допустимые значения представлены на схеме {см. рис. 4.2).
Выполненные исследования позволили выявить некоторые основные контрольные точки (ОКТ)- этапы технологического процесса, способные оказать решающее влияние на безопасность творожного крема (см. таблицы 4.1-4.3). К ОКТ были отнесены, в первую очередь, те операции, которые специально служат для устранения опасного фактора или снижения его до приемлемого уровня. С целью выявления возможных рисков на всех операциях технологического процесса производства творожного крема «Чародейка» определены профилактические меры, указаны критические пределы, разработана система мониторинга, намечены корректирующие действия.
Критические пределы были определены для тех технологических параметров, которые отвечают за устранение опасного фактора в ОКТ,
Предлагаемая система мониторинга обеспечивает своевременную и достоверную информацию об измеряемых параметрах. При этом особое внимание уделялось точности приборов и их метрологическому обеспечению.
Для каждой ОКТ разработаны корректирующие действия на тот случай, если система мониторинга покажет, что измеряемый технологический параметр вышел за критические пределы.
Разработанные схемы интегрального микробиологического контроля с профилактическими и корректирующими действиями могут служить исходной информацией для разработки системы ХАССП для производства творожного крема на предприятии. 1. Доказана целесообразность использования кислотно-сычужного способа коагуляции для получения нежирного творога-основы творожного крема с использованием культур прямого внесения СН - N 19. Установлено, что при использовании данного бактериального концентрата в активизированной форме возможно получение нежирного творога с требуемыми органолептическими показателями и минимальной обсемененностью технически вредной микрофлорой (дрожжами и плесневыми грибами). 2. Экспериментально установлена целесообразность проведения озонирования воздуха производственных помещений для получения творога и творожного крема с минимальной обсеменненностью дрожжами и плесневыми грибями. Эффективность озонирования воздуха, рассчитанная по общему количеству бактерий, составила от 44 до 66%, по дрожжам - от 24 до 72%, по плесневым грибам - от 32 до 100%. 3. Реализацией планов двух- и трехфакторных экспериментов и их обработкой получены уравнения регрессии, моделирующие органолептические показатели новых продуктов на основе нежирного творога в зависимости от массовых долей компонентов: творожной сыворотки, сахара-песка, какао-порошка, кураги, фруктово-ягодных наполнителей. Определены оптимальные дозы наполнителей. 4. Установлены закономерности и обоснованы аналитические зависимости структурно-механических характеристик творожного крема от вида стабилизационной системы («Хамульсион», «Мультек-ПС» и Комплегель Т-02») и их дозы (0,4, 0, 6 и 0, 8 %). Установлено, что при дозе стабилизаторов «Хамульсион» 0, 6% творожный крем имеет однородную нежную консистенцию и высокую влагоудерживающую способность. 5. Экспериментально доказано, что тепловая обработка смеси компонентов перед фасованием при (74±1)С в течение 20 с обеспечивает получение творожного крема с требуемыми органолептическими и микробиологическими показателями, дрожжи и плесневые грибы отсутствуют, Достоверно установлена прямая корреляционная зависимость содержания дрожжей после тепловой обработки от их начального содержания в смеси (R2=0, 75). 6. Определены закономерности изменения структуры творожного крема со стабилизирующими добавками «Хамульсион» QNA и QVB - 3 в процессе хранения. Установлено, что наиболее устойчив к механическим воздействиям и обладает большей влагоудерживающей способностью творожный крем со стабилизационной системой «Хамульсион QVB - 3». 7. На основе комплексных органолептических, структурно-механических и микробиологических исследований установлен срок годности творожного крема 14 суток при (4±2) С. По микробиологическим показателям продукт полностью соответствует СанГТиН 2,3.2.1078-01. 8. Экспериментально подтверждена пищевая ценность творожного крема на основе изучения его аминокислотного и минерального состава.
