close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Разработка технологии кисло-сливочного масла пониженной жирности

код для вставкиСкачать
ФИО соискателя: Павлова Татьяна Александровна Шифр научной специальности: 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств Шифр диссертационного совета: ДМ220.009.02 Название организации: Вологодская государственна
На правах рукописи
ПАВЛОВА ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КИСЛО-СЛИВОЧНОГО МАСЛА
ПОНИЖЕННОЙ ЖИРНОСТИ
Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных
продуктов и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Вологда – Молочное
2012
Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский
научно – исследовательский институт маслоделия и сыроделия Российской
академии сельскохозяйственных наук» (ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии)
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор,
лауреат Государственной премии РФ
Вышемирский Франц Адамович
Официальные оппоненты:
Лепилкина Ольга Валентиновна
доктор технических наук,
старший научный сотрудник,
ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии,
отдел физической химии, заведующий
Острецова Надежда Геннадьевна
кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия
им. Н.В. Верещагина»,
кафедра технологии молока и молочных
продуктов, заведующий
Ведущая организация:
ФГУП «Экспериментальный сыродельный
завод Россельхозакадемии» (г. Углич)
Защита диссертации состоится «24» мая 2012 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.009.02 при ФГБОУ ВПО «Вологодская
государственная
молочнохозяйственная
академия
им.
Н.В. Верещагина» по адресу: 160555, г. Вологда, с. Молочное, ул. Мира, 8.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Вологодской государственной молочнохозяйственной академии им. Н.В. Верещагина.
Автореферат разослан «___»________________2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
В.А. Грунская
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Сливочное масло - один из основных продуктов питания. В нашей стране и за рубежом проводятся системные исследования, нацеленные на создание его нового ассортимента, соответствующего современной Концепции здорового питания за счет:
- умеренной калорийности масла путем понижения его массовой доли жира;
- улучшения потребительских характеристик и вкусового букета с привлечением специальных ингредиентов;
- повышения биологической ценности с помощью использования
функциональных добавок.
Ассортимент сливочного масла в России традиционно содержал кислосливочное масло, изготовленное методом сбивания сливок. Большой вклад в
совершенствование его технологии в нашей стране внесли: Северин С.А., Паращук С.В., Инихов Г.С., Шершнева В.И., Скородумова А.М., Букбардт А.И., Чужова З.П., Пояркова Г.С., Качераускис Д.В. и др.
Современный ассортимент сливочного масла в России представлен
преимущественно сладко-сливочными видами. С появлением группы разновидностей масла пониженной жирности разработка технологии кислосливочного масла умеренной калорийности становится актуальной и своевременной. Использование современных бактериальных средств, в том числе
содержащих бифидофлору, оптимизация режимов их использования, а также
применение компонентов функциональной направленности, включая инулин,
лактулозу, витамины предоставляют возможности значительного расширения назначения разрабатываемого продукта. Таким образом, согласно ориентирам времени и повышающемуся спросу на биологически полноценные
продукты питания, разработка технологии кисло-сливочного масла редуцированной калорийности является актуальной.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы - разработать технологию кисло-сливочного масла повышенной таксотрофности с характерными для этого продукта показателями качества, включая вкусовой букет.
Для достижения цели определены основные задачи исследований:
1. Обосновать состав кисло-сливочного масла повышенной таксотрофности с
оригинальным вкусовым букетом и хорошими потребительскими показателями.
2. Подобрать бактериальные средства и разработать способы их использования для получения кисло-сливочного масла пониженной жирности с
характерным для него вкусовым букетом.
3. Исследовать закономерности формирования вкусового букета кисло-сливочного масла пониженной жирности в зависимости от его состава,
вида используемых бактериальных средств и способа изготовления.
4. Изучить особенности процесса маслообразования, оптимизировать
технологию и описать структурно-механические характеристики кислосливочного масла пониженной жирности.
5. Исследовать сохраняемость качества кисло-сливочного масла улучшенной таксотрофности и установить сроки его годности.
3
6. Разработать ресурсосберегающую технологию кисло-сливочного
масла пониженной жирности и комплект технических документов на его
промышленное производство.
Научная новизна работы заключается в оптимизации состава новой
разновидности кисло-сливочного масла повышенной таксотрофности с характерными для этого продукта вкусовым букетом и потребительскими показателями; использовании современных бактериальных средств, включая бифидобактерии и стимуляторы их развития; направленном регулировании параметров технологического процесса. Новизна работы подтверждена решением
Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным
знакам о выдаче патента на изобретение по заявке № 2009120876 «Способ производства кисло-сливочного масла (варианты)».
Практическая ценность заключается в разработке ресурсосберегающей технологии и технической документации на производство кислосливочного масла (ТУ 9221-183-04610209 МАСЛО КИСЛО-СЛИВОЧНОЕ
НА ЗДОРОВЬЕ и ТИ ТУ).
Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований представлены на: XII Всероссийской НПК «Проблемы создания
продуктов здорового питания. Наука и технология» (Углич, 2006г.), Всероссийской НПК (Волгоград, 27-28 июня 2006 г.), Научных чтениях, посвященных 100-летию со дня рождения П.Ф.Дьяченко (Москва, 2006 г.), НПК «Новое в технологии, нормативной и технической базе продуктов маслоделия».
Всероссийская неделя маслоделия (Углич, 2007 г.), НПК «Повышение качества и биологической ценности пищевых продуктов» (Каунас, Литва, 2007 г.),
НПК «Нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального
назначения» (Краснодар, 2007 г.), НПК «Современные аспекты молочного дела» (Вологда, 2007 г.), НПК VI Международный форум «МОЛОЧНАЯ ИНДУСТРИЯ - 2008» (Москва, 2008 г.), НПК «Совершенствование технологий производства продуктов питания в свете национального проекта «Развития АПК»»,
(Волгоград, 2008 г.), 1-ой НПК с международным участием «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов», (Москва, МГУПП, 25-26 сентября 2008 г.), Всероссийской конференции «Научно-практические аспекты
экологизации продуктов питания» (Углич, 2008 г.), Международной НПК
«Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований
государственной политики в области здорового питания» (Волгоград, 24-26
июня 2009 г.), НПК «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов» (Углич, 2009 г.), НПК «Принципы пищевой
комбинаторики – основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (Углич, 2010 г.), НПК «IX Международный форум «МОЛОЧНАЯ ИНДУСТРИЯ» (Москва, 15-18 марта 2011 г.), 5-й Конференции молодых ученых и
специалистов институтов Отделения хранения и переработки с/х продукции
РСХА «Современные методы направленного изменения физико-химических и
технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания» (Москва, 12 октября 2011 г.).
4
На защиту выносятся следующие положения диссертации:
- Научное обоснование рационального состава кисло-сливочного масла
пониженной жирности улучшенной таксотрофности, с характерными для
этого масла вкусовым букетом и хорошей консистенцией;
- Применение эффективных бактериальных средств различного видового состава, обеспечивающих новой разновидности кисло-сливочного масла
умеренной калорийности характерный для этого продукта вкусовой букет;
- Использование физиологически функциональных пищевых ингредиентов (лактулозы, бифидобактерий, инулина, витаминов) для повышения пищевой и биологической ценности кисло-сливочного масла пониженной жирности;
- Ресурсосберегающая технология кисло-сливочного масла пониженной
жирности и оптимальные схемы его выработки применительно к имеющимся
комплексам технологического оборудования, используемым при выработке
масла методом преобразования высокожирных сливок.
Публикации. По материалам диссертации опубликована 21 печатная работа,
в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа оформлена
в виде рукописи на русском языке в одном томе на 248 страницах машинописного текста, включает 35 таблиц, 28 рисунков, библиографию из 300 наименований и 11 приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении дано аналитическое обоснование актуальности проводимых исследований.
В первой главе работы на основе анализа литературных источников сформулированы требования к бактериальным средствам (бактериальным концентратам (БК) и производственным закваскам (ПЗ) на их основе) для получения кислосливочного масла пониженной жирности с выраженным вкусом и запахом, а
также обозначена необходимость использования в его составе добавок направленного действия и функциональных компонентов.
Во второй главе обоснованы направления и методы исследования кисло-сливочного масла пониженной жирности, представлена схема организации исследований по диссертационной работе (рис.1).
Объектами исследований на разных этапах работы являлись: три поливидовых БК, выпускаемых ФГУП «Экспериментальная биофабрика Россельхозакадемии»: БК-Углич-№4, БК-Углич-СМ и БК-Углич-СМТ (далее БК №4, БК-СМ, БКСМТ), ПЗ на их основе, модельные смеси на базе ПЗ и сливок в диапазоне массовой доли жира 45-65 %; масло кисло-сливочное, выработанное из них.
Методы исследований. При выполнении экспериментальной части работы использованы стандартные и общепринятые методы определения органолептических, физико-химических, структурно-механических, биохимических и микробиологических показателей объектов исследований; а также
оригинальные методы: реологических, электронно-микроскопических и хроматографических исследований.
5
Кисло-сливочное масло
в современном ассортименте
продуктов питания – литературный поиск по теме
исследований
Э
Т
А
П
Ы
Р
А
Б
О
Т
Ы
Исследования
по обоснованию состава
кислосливочного
масла пониженной жирности
Разработка
технологии
кислосливочного
масла пониженной жирности
▪ Сравнительная оценка
эффективности используемых ингредиентов
для кисло-сливочного
масла пониженной жирности
Сформированы требования к:
- современным БС;
- улучшителям консистенции;
- добавкам функционального
назначения, используемым при
изготовлении масла
▪ Анализ методов изготовления масла
Обоснованы направления и
методы исследования кислосливочного масла пониженной
жирности
▪ Исследования по использованию БС в качестве «стимулятора»
вкусового букета масла
▪ Исследования по оптимизации состава кисло-сливочного масла
пониженной жирности
▪ Изучение эффективности использования
пищевых добавок целевого и функционального назначения
Выбраны БС: БК и доза ПЗ на
его
основе
для
кислосливочного масла пониженной
жирности
▪ Исследования по оптимизации технологических режимов изготовления
кислосливочного масла пониженной жирности
▪ Пищевая ценность нового продукта. Изучение
показателей качества и
хранимоспособности
масла
▪ Составление технологической и аппаратурной схем изготовления
кисло-сливочного масла
пониженной жирности
Оптимизирован состав масла
Схемы и дозы внесения:
- стабилизаторов;
- добавок функционального назначения (инулина, лактулозы,
ББ, витаминов) для масла
Технология кисло-сливочного
масла пониженной жирности
Оценка пищевой ценности.
Установление сроков годности
кисло-сливочного масла пониженной жирности
Комплект ТД на производство
кисло-сливочного масла пониженной жирности методом
ПВЖС
Рисунок 1 - Общая схема проведения экспериментов
Повторность опытов трех-пятикратная.
Математическая обработка экспериментальных данных проведена методами дисперсионного и регрессионного анализов с помощью персонального компьютера.
6
В третьей главе изложены и проанализированы данные исследований
по выбору БК, стабилизатора консистенции и функциональных добавок для
кисло-сливочного масла пониженной жирности, исследованы его вкусовой
букет, структурно-механические и реологические показатели, ультрамикроструктура.
В четвертой главе обоснован состав, изучены схемы внесения БК,
описана технология и разработаны технологическая и аппаратурная схемы
промышленного производства кисло-сливочного масла На здоровье.
В заключении приведены выводы по выполненной работе.
В приложении представлены копии документов, подтверждающие завершенность данной работы.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования по выбору бактериальных средств для кислосливочного масла пониженной жирности
С учетом требований, предъявляемых к видовому составу БК в маслоделии: наличия в их составе сильных кислото- и ароматообразующих видов
молочно-кислых микроорганизмов, в качестве объектов исследования использованы три поливидовых бактериальных концентрата: БК-Углич-№4,
БК-Углич-СМ и БК-Углич-СМТ, на основе которых готовили ПЗ и использовали при приготовлении модельных смесей из сливок жирностью 45-65 %.
Видовой состав используемых БК и показатели ПЗ (приготовленных на
обезжиренном молоке) приведены в табл. 1.
Таблица 1 - Показатели ПЗ, приготовленных на исследуемых БК
Показатели,
единицы измерения
Значения показателей, характерные для
производственных заквасок из БК-Углич
№4
СМ
СМТ
2
3
4
1
Видовой состав:
+
Lc. cremoris
+
Lc. diacetilactis
+
Lc. lactis
Характеристика
диплококки, цемикропрепарата
почки, кокки
Режим приготовления:
30
температура °С
время, ч
16+2
Титруемая кислотность, ºТ
96,0+4,9
Активная кислотность, ед. рН
4,2±0,2
Ароматообразующая ак5,0
тивность, усл. баллы
Газообразование, мм под7,0
нятия осадка
Кинематическая вязкость,
35,7+8,9
⋅10-3 Па⋅с, при 38 °С
9,8±3,3
КМАФАнМ, ⋅108 КОЕ/см3
7,2±1,1
АрМАФАнМ, ⋅108 КОЕ/см3
Количество БГКП, НВЧ/г
отсутствуют
Характеристика сгустка
ровный, плотный
7
+
+
+
диплококки, кокки
+
+
+
кокки, короткие и
длинные цепочки
30
16+2
98,0+5,3
4,4±0,1
5,0
38
16+2
101,0+6,0
4,2±0,1
4,5
8,0
5,5
36,1+5,7
50,7+18,0
10,8±1,2
8,4±1,2
отсутствуют
ровный, плотный
8,6±2,2
7,0±0,8
отсутствуют
ровный, плотный
Использованная
производственная
бактериальная закваска
Учитывая наибольший уровень КМАФАнМ и АрМАФАнМ в ПЗ, повышенное содержание летучих ВАВ (0,1279 нА⋅с) и лучшую оценку вкуса и запаха
при уровне титруемой кислотности (98,0+5,3) °Т производственной закваски,
лучшие результаты исследований получены при использовании БК-СМ.
Производственная закваска, приготовленная на БК-СМ (рис. 2), обеспечила модельным смесям – промежуточному между сливками и маслом продукту лучшую оценку вкуса и запаха, составляющую (4,5±0,1) балла, по специально
разработанной шкале органолептической оценки.
СМТ
СМ
БК№4
0
1
2
3
4
5
Органолептическая оценка, баллы
Рисунок 2 - Органолептическая оценка производственных бактериальных заквасок, приготовленных с использованием БК-СМТ, БК-СМ и БК-№4 на
восстановленном обезжиренном молоке
Условные обозначения:
оценка выраженности кисломолочного вкуса;
кисломолочного запаха;
консистенции, баллы
Титруемая кислотность и кинематическая вязкость полученных модельных смесей с массовой долей жира (45÷65) % приведены на рис. 3.
60
600
y=
Титруемая кислотность, Т
y=
40
30
1
2
R =
0,39 2 = 1
+ 35
R
x
5
59
,58
2 - 65
19,
+3
95 x
5x
2 =1
35 ,1
,61
y=
2R
2 +2
,2
327
95 x
5x +
8,7
4
1
,6
2 - 69
y=
45 x
31 ,3
y=
500
1,1
668 2
x 1 ,5
12,5
y =002x 2
x+
3,1 - 1
67,6
33 4,5
67 2
2x 2 01
R
-2 x+6
=1
2,0 6,
32 333
x+
2
72 R =
,23 1
2 R2
=1
400
Вязкость, спз
50
300
200
20
y=
-1,5
x2 +
4,5x
+ 14
10
- 0,2
,89x
= 14
2
R2 =
100
1
y
5x +
4
39,1
1
2
R =
0
0
45%
55%
45%
65%
55%
65%
Массовая доля жира, %
Массовая доля жира, %
Рисунок 3 - Влияние массовой доли жира сливок и состава БК на показатели титруемой кислотности, °Т; (а) и кинематической вязкости (б) модельных
смесей
Смесь с БК №4;
Смесь с БК-СМ;
Условные обозначения:
Смесь с БК-СМТ;
х
Контроль;
8
По полученным данным модельные смеси массовой долей жира 55 %, приготовленные с использованием БК-Углич-СМ, обладали умеренной титруемой кислотностью и сравнительно высокой кинематической вязкостью и были выбраны
в качестве основы для кисло-сливочного масла пониженной жирности.
Разработаны две технологические схемы изготовления кисло-сливочного
масла пониженной жирности: с применением длительного и кратковременного
биосозревания (обогащения) нормализованной смеси перед ее преобразованием в
масло. Объектами исследования при этом были сливки м.д.ж. 55% - основа для
кисло-сливочного масла пониженной жирности – в которые вносились БК различными способами по первой схеме: прямой инокуляцией БК, в активизированном виде и в виде ПЗ (рис. 4). Апробированием трех способов внесения БК в
сливки доказано, что при использовании схемы длительного биосозревания
возможно их равноценное применение для получения кисло-сливочного масла пониженной жирности с выраженным вкусовым букетом и высокими показателями качества, в том числе микробиологическими.
Способы внесения БК при
изготовлении кисло-сливочного масла
БК
Прямое внесение
в нормализованную смесь
В активизированном
виде в
нормализованную смесь
БЗ
в нормализованную смесь
Схема с длительным биосозреванием
смеси перед маслообразованием
Схема
обогащения
Рисунок 4 - Способы внесения БК в сливки
При разработке схемы с кратковременным бисозреванием (обогащением сливок закваской) получены данные об использовании ПЗ, приготовленной на БК-СМ и различной молочной основе (обезжиренном молоке, цельном молоке и сливках 15 и 20 % жирности) в дозе: на молоке 8-12 %, на сливках –10-15 %. Температурный диапазон внесения ПЗ, обеспечивающий выраженный вкус и запах кисло-сливочному маслу массовой долей жира 55 %,
составляет (38÷45) °С. Превышение указанной температуры не стимулирует
развитие мезофильной молочно-кислой микрофлоры БЗ и инициирует окислительные процессы жировой фазы продукта.
Таким образом, выбран бактериальный концентрат для кислосливочного масла пониженной жирности БК-Углич-СМ (состав масла: массовая доля жира 55,0 %, содержание плазмы 45 %, в т.ч. СОМО 5,0 %) и
обоснована доза ПЗ 1-5 % по схеме с применением длительного биосозревания и 8-15 % - по схеме кратковременного биологического созревания сливок в
зависимости от вида молочной основы ПЗ.
9
Исследования по обоснованию состава кисло-сливочного масла
пониженной жирности
Для стабилизации процесса маслообразования на основе исследования
свойств растворов стабилизаторов в пахте, включая их способность работать
в условиях характерной для кисло-сливочного масла среды, исследованы
пять стабилизаторов консистенции (СК): Палсгаард-5820, Палсгаард-5834,
Палсгаард-5911, Палсгаард-5232 и ЕS-200.
Практическую апробацию СК осуществляли на модельных смесях (55 % жирности с добавлением 10 % ПЗ и СК в дозе 0,1-0,8 %), которые по окончании их
биосозревания преобразовывали в масло с использованием маслообразователя цилиндрического типа в составе лабораторной установки по изготовлению масла методом ПВЖС и исследовали его структурно-механические свойства. Согласно полученным данным лучшую термоустойчивость (0,89+0,01) и наименьшее значение показателя вытекания жидкого жира (9,5+0,2 и 9,8+0,3 соответственно)
обеспечивали опытным образцам кисло-сливочного масла пониженной жирности
П-5232 и ES-200. Поэтому при разработке технологии кисло-сливочного масла
пониженной жирности рекомендованы указанные П-5232 и ES-200 в дозировке
0,2 и 0,15 % соответственно.
Характеристику структуры готового продукта, изготовленного с использованием выбранного СК, изучали с помощью электронного микроскопа. Доказано,
что структура кисло-сливочного масла пониженной жирности представляет собой
полидисперсную систему типа В/М, характерную для сладко-сливочного масла
аналогичной жирности (диаметр жировых глобул в кристаллической аморфной
структуре жидкого жира от 3,5 до 5,6 мкм) с отличиями в виде деформаций структурного поля, связанными с повышенной титруемой кислотностью его воднобелковой фазы и присутствием СК (рис. 5).
А)
Б)
Рисунок 5 - Ультра-микроструктура сладко- и кисло-сливочного масла
55 % жирности
Условные обозначения образцов масла:
а) сладко-сливочное, б) кисло-сливочное масло пониженной жирности методом ПВЖС;
Особенности вкусового букета кисло-сливочного масла. Для выяснения
влияния метода производства и состава кисло-сливочного масла на формирование его вкусового букета объектами исследования служили выработанные
из одного сырья образцы кисло-сливочного масла массовой долей жира 80,0,
10
72,5, 61,5 и 55,0 %, изготовленные методом ПВЖС и (71±6) % жира – методом СС - при использовании лабораторного оборудования.
Отличием спектра ВАВ кисло-сливочного масла, выработанного методом
СС, является наличие в его составе значительно большего количества этанола, этаналя, уксусной кислоты, ацетона; схожего количества пропаналя; на порядок меньшего – бутанона-2, пентаналя, гексанола-1; присутствия масляной кислоты. Объяснить это можно более глубокими биохимическими и микробиологическими процессами, происходящими в сливках на стадии длительной подготовки их к сбиванию под влиянием физических и биохимических факторов.
Установлено, что использование заквасочной микрофлоры в кислосливочном масле обусловливает формирование выраженного, характерного
него вкуса и запаха. Выраженность вкусового букета кисло-сливочного масла, выработанного методом ПВЖС, при снижении массовой доли жира в
продукте усиливается. Объясняется это повышением содержания и оптимальным соотношением в плазме масла таких компонентов как пропанол-1, этаналь,
изо-пентаналь, изо-гексанал, образующихся в совокупности с нелетучими компонентами продукта за счет жизнедеятельности микрофлоры ПЗ. В результате в
кисло-сливочном масле пониженной жирности формируется более выраженный, характерный для него вкусовой букет.
Использование функциональных ингредиентов. Для повышения биологической ценности кисло-сливочное масла пониженной жирности обогащали
физиологически функциональными компонентами: бифидобактериями (ББ),
известными как пробиотик, пребиотиками: лактулозой – стимулятором развития ББ и инулином - источником пищевых волокон. Дополнительно проработан вариант витаминизации кисло-сливочного масла витаминами А и Е. Экспериментальными данными установлены оптимальные дозы внесения: концентрата лактулозы - 0,3 %, инулина – 3 %. Содержание в опытном масле
бифидобактерий, внесенных в нормализованную смесь перед ее маслообразованием в виде суспензии БК-Бифилакт-Б в пахте дополнительно к закваске
на БК-СМ – не менее 10 6 КОЕ/г. Вкус и запах кисло-сливочного масла с
функциональными компонентами оценен на уровне 8-8,5 баллов. Использование функциональных компонентов: лактулозы, инулина, бифидобактерий повлекло за собой изменение вкусового букета (рис. 6), подтвержденное данными
хроматографических исследований.
Микробиологические показатели исследованного масла. Уровень заквасочной микрофлоры (определяемый по КМАФАнМ) составил: в контрольном образце кисло-сливочного масла (4,4 ± 0,8)·107, в образцах с добавлением бифидобактерий (Опыт-1) 1,1·108, с добавлением инулина и бифидобактерий (1,5 ± 0,2)·108, и в образцах масла с лактулозой и бифидобактериями
(1,1 ± 0,5)·108 КОЕ/г соответственно. Уровень бифидобактерий в опытных
образцах с ББ составлял (9,2 ± 0,6)·105 КОЕ/г. Полученные данные подтверждают положительный эффект от применения функциональных компонентов
в составе кисло-сливочного масла пониженной жирности, однако уровень
содержания ББ в масле, недостаточный для диетического продукта, позволяет позиционировать кисло-сливочное масло с ББ обогащенным продуктом.
11
кисломолочный
кисломолочный
консистенция
5
4
2
выраженность запаха
привкус пастеризации
1
сливочный
3
3
выраженность запаха
5
консистенция
сливочный
привкус пастеризации
1
-1
0
посторонний
посторонний
водянистый
сладковатый
водянистый
сладковатый
кормовой
кормовой
острый
острый
Содержание ВАВ 0,2178 нА⋅с
Содержание ВАВ 0,2469 нА⋅с
а)
б)
кисломолочный
кисломолочный
консистенция
выраженность запаха
5
3
1
5
консистенция
выраженность запаха
привкус пастеризации
посторонний
водянистый
сладковатый
1
привкус пастеризации
-1
-1
посторонний
сливочный
3
сливочный
водянистый
сладковатый
кормовой
кормовой
острый
острый
Содержание ВАВ 0,2798 нА⋅с
Содержание ВАВ 0,2724 нА⋅с
в)
г)
Рисунок 6 - Органолептические показатели свежевыработанных образцов кисло-сливочного масла с функциональными компонентами
Условные обозначения:
а) контроль без их использования добавок; б) Опыт-1, обогащенный ББ; в) Опыт-2,
обогащенный инулином и ББ; г) Опыт-3, обогащенный лактулозой и ББ
Базовый состав кисло-сливочного масла установлен на основании полученных данных:
Массовая доля молочного жира, %
не менее 55,0
Массовая доля молочной плазмы, в т.ч. СОМО, %
≤ 45,0; 5,0
Вкусовые добавки:
- поваренная соль
≤1,0
Функциональные компоненты:
- Инулин, %
1-5
0,25-0,5
- Концентрат
лактулозы,
%
- Витамины**, %:
не более 0,001;
▪А
▪Д
не более 0,05⋅10-4 ;
▪Е
не более 0,02;
не более 0,0003
▪ β-каротин
- Стабилизатор консистенции П-5232, %
0,2
- эмульгатор, П-0291, %
0,5
Бифидобактерии
1⋅106 КОЕ/г
Технология кисло-сливочного масла пониженной жирности
Аппаратурная схема промышленного производства кисло-сливочного масла
пониженной жирности, разработанная на основе используемых серийных комплексов оборудования по производству масла методом ПВЖС, доукомплектованная
оборудованием для подготовки ПЗ и пищевых добавок, приведена на рис. 7 (а).
Технологическая схема выработки кисло-сливочного масла пониженной
жирности отличается от традиционной схемы изготовления сладкосливочного масла ПВЖС
12
а)
Схема производства кислокисло-сливочного масла пониженной жирности
с длительным биосозреванием
нормализованной смеси
с обогащением нормализованной
смеси закваской
подбор молока-сырья
сепарирование молока и получение сливок м.д.ж. 30-40 %
пастеризация сливок при температуре 85 °С
сепарирование сливок и
получение ВЖС с м.д.ж. (60-55) %
охлаждение до (37±1) °С
сепарирование сливок и получение
ВЖС с м.д.ж. (75-65) %
охлаждение до (38-45) °С
внесение БК:
- в виде БЗ (1-5) %;
- в активизированном или сухом
виде
внесение БК в виде закваски на
обезжиренном, цельном молоке или
сливках в дозе 8-15 %
биосозревание 6-17 ч
биосозревание 1,5-2 ч
внесение подготовленных пищевых и функциональных добавок
преобразование нормализованных смесей в масло
фасование готового масла
б)
Рисунок 7 – Аппаратурная (а) и технологическая (б) схемы производства
кисло-сливочного масла пониженной жирности
13
операциями по подготовке и внесению БК, пищевых, функциональных добавок, биологическим созреванием нормализованной смеси перед маслообразованием.
Последовательность и режимы технологических операций изложены в
соответствии с двумя разработанными схемами изготовления готового продукта – с длительным и кратковременным биосозреванием нормализованной
смеси перед маслообразованием – приведены на рис. 7 (б).
Для оптимизации режимов термомеханической обработки нормализованной смеси провели экспериментальную работу с использованием маслообразователя цилиндрического типа с варьированием производительности маслообразователя от 7,5 до 22,5 кг/ч и температуры продукта на выходе от 14 до 19 °С.
На основании полученных экспериментальных данных построены сечения поверхностей отклика выходных параметров и получена область приемлемых значений термообработки, в которой обеспечивается получение
продукта с заданными свойствами (Рис. 8).
Производительность аппарата, кг/ч
Входные параметры: температура продукта
на выходе из аппарата (х1) и его производительность (х2)
Выходные параметры: консистенция (y1),
твердость (y2), термоустойчивость (y3), восстанавливаемость структуры (y4), вытекание жидкого жира (y5), содержание эмульгированного жира (y6).
Температура масла на выходе из аппарата, °С
Рисунок 8 – Зона приемлемых значений термомеханической обработки при
выработке кисло-сливочного масла пониженной жирности
В результате обработки экспериментальных данных получены следующие эмпирические зависимости:
y1 = 11,3244 − 0,6067 ⋅ x 2 − 0,1778 ⋅ x1 + 0,0133 ⋅ x 2 2 + 0,0059 x1 2
y 2 = 33,1356 + 1,36 ⋅ x 2 − 2,0956 ⋅ x1 − 0,0533 ⋅ x 2 2 +
0,0267 ⋅ x1 x 2 + 0,0607 x1 2
2
y 3 = 1,0253 − 0,0259 ⋅ x 2 + 0,0143 ⋅ x1 + 0,0011 ⋅ x 2 − 0,0008 ⋅ x1 x 2
y 4 = 165,6711 − 16,78 ⋅ x 2 + 6,5 ⋅ x1 + 0,4933 ⋅ x 2 2 − 02,2119 ⋅ x1 2
y 5 = 11,7156 − 0,6133 ⋅ x 2 + 0,2191 ⋅ x1 + 0,0267 ⋅ x 2 − 0,0187 ⋅ x1 x 2 − 0,0006 ⋅ x1 2
y 6 = 0,7831 − 0,1227 ⋅ x 2 + 0,0507 ⋅ x1 + 0,0053 ⋅ x 2 2 − 0,0027 ⋅ x1 x 2 − 0,0003 ⋅ x1 2
14
R = 0,87;
R = 0,91;
R = 0,78;
R = 0,89;
R = 0,95;
R = 0,9.
Оптимальные режимы выработки кисло-сливочного масла пониженной
жирности:
-температура масла на выходе из маслообразователя (15,5 ±1,0) °С,
- производительность аппарата (10,5 ± 2) кг/ч), что адекватно производительности (350-400 кг/ч) промышленного маслообразователя Я7-ОМ-3Т.
Установление сроков годности кисло-сливочного масла пониженной
жирности. Проводили при двух температурных режимах: 1- (3±2)°С, 2 – минус (6±3) °С. Данные органолептической оценки исследованных образцов
масла в хранении, приведенные в таблице 2, согласуются с результатами
хроматографических исследований.
Таблица 2 - Показатели общего содержания летучих ВАВ и оценки вкуса и запаха кисло-сливочного масла пониженной жирности в процессе его хранения
№
п/п
Наименование образца
1
2
Контроль
Опыт-1 (с добавлением ББ)
Опыт-2 (с добавлением инулина и ББ)
Опыт-3 (с добавлением лактулозы и ББ)
3
4
Общее содержание летучих ВАВ, (нА·с)
Режим хранения
0 сут.
I–
II –
26 сут.
72сут.
0,2178 0,2173
0,1920
0,2469 0,2488
0,2083
Органолептическая оценка
вкуса и запаха, баллы
Режим хранения
0 сут.
III –
26 сут.
72 сут.
7,9 ± 0,1
7,7 ± 0,2
7,1 ± 0,1
8,1 ± 0,2
7,8 ± 0,2
7,5 ± 0,2
0,2724
0,2442
0,2158
8,2 ± 0,2
7,9 ± 0,3
7,5 ± 0,2
0,2798
0,2569
0,2522
8,3 ± 0,1
7,9 ± 0,2
7,6± 0,2
На 26-е сутки хранения образцов при 1 режиме отмечено на их поверхности
наличие штаффа, а во вкусе отмечен лежалый привкус. Оценка вкуса и запаха образцов при хранении их при 2 режиме понизилась лишь на 72-е сутки хранения. Кислотность масла всех образцов в процессе их хранения находилась на уровне
(4,2±0,1) °К, кислотность жира – 2 °К, показатели перекисного числа и окисленности жира в хранении масла увеличились незначительно. При этом наблюдалась тенденция к снижению содержания уровня заквасочной микрофлоры.
Учитывая полученные данные, сроки годности кисло-сливочного масла
пониженной жирности составили:
при 1 режиме (3±2)°С - 20 суток,
при 2 режиме минус (6±3) °С - 60 сут.
Общее содержание аминокислот в кисло-сливочном масле пониженной
жирности составляет 1752,8 мг/100 г в сравнении с 880,2 мг/100 г – для Крестьянского масла. Жирно-кислотный состав кисло-сливочного масла характерен
для молочного жира.
Пищевая ценность кисло-сливочного масла пониженной жирности На
здоровье. Анализом состава установлено, что калорийность кислосливочного масла в 1,3 раза ниже в сравнении с Крестьянским маслом.
15
Пищевая и биологическая ценность кисло-сливочного масла На здоровье повышена в сравнении с Крестьянским маслом, в том числе за счет использования инулина и лактулозы, жизненно-важной для организма человека
молочно-кислой
микрофлоры
и
бифидофлоры,
жирорастворимых
витаминов.
Это позволяет позиционировать новую разновидность сливочного масла
как промежуточный, а в перспективе – продукт функциональной направленности. Витаминизация кисло-сливочного масла на здоровье жирорастворимыми
витаминами – подход, соответствующий концепции здорового питания.
Разработка технических документов. Полученные экспериментальные
данные использованы для разработки ресурсосберегающей технологии и
комплекта технической документации на промышленное производство кисло-сливочного масла пониженной жирности:
⋅Технические условия ТУ 9221-183-04610209-2010
МАСЛО КИСЛО-СЛИВОЧНОЕ НА ЗДОРОВЬЕ и
⋅Технологическая инструкция к ТУ.
Экономическая эффективность производства. Пониженный (на 5,3 т/т )
расход молока-сырья на производство кисло-сливочного масла На здоровье (в
сравнении с традиционно выпускаемым в РФ Крестьянским маслом) позволяет
изготовить из сырья для 1 т Крестьянского масла дополнительно 0,3 т нового продукта, что способствует считать новую технологию ресурсосберегающей. Рентабельность нового производства (17,6 %), экономический эффект: годовой 1,67
млн. руб. и 26,7 тыс. руб. на 1 т продукта.
ВЫВОДЫ
1. Экспериментальными данными и их теоретическим анализом установлена возможность изготовления кисло-сливочного масла пониженной
жирности с вкусовым букетом, характерным для этого вида продукта традиционного состава.
2. Научно обоснован состав БК для кисло-сливочного масла пониженной жирности, включающий кислотообразующие и ароматобразующие виды
молочно-кислых микроорганизмов, обусловливающий формирование в нем
вкусового букета, характерного для этого вида масла.
Оптимизированы дозы и способы внесения БК. Разработаны 2 схемы
использования бактериального концентрата: с применением длительного и
кратковременного биосозревания нормализованной смеси перед маслообразованием. Апробированы 3 способа внесения БК в сливки - прямой инокуляцией,
в активизированном виде и в виде производственной закваски - по схеме длительного биосозревания. Доказано, что получение выраженного вкусового букета кисло-сливочного масла пониженной жирности возможно при использовании БК в виде производственной закваски на различной молочной основе.
16
3. Оптимизирован состав кисло-сливочного масла пониженной жирности:
- массовая доля жира в масле не менее 55,0 %,
- молочной плазмы – не более 45,0 %, включая СОМО 5,0 %,
- производственной бактериальной закваски – от 1 до 5 % по схеме с
длительным биосозреванием сливок; 8-15 % при использовании ее: на обезжиренном и цельном молоке 8-12 %, сливках 15-20 % жирности – 10-15 % - при использовании схемы с кратковременным биосозреванием.
Рекомендовано с целью повышения биологической ценности новой
разновидности масла использование функциональных добавок, включая: бифидобактерии (в количестве, обеспечивающем содержание в продукте бифидобактерий на уровне 1⋅106 КОЕ/г), инулин (3 %), лактулозу (в виде концентрата в количестве 0,3 %), витаминов А и Е (0,0008 и 0,02 % соответственно).
При изготовлении соленой разновидности - поваренной соли не более 1,0 %.
Для стабилизации процесса маслообразования и долговечности структуры масла предусмотрено использование стабилизаторов консистенции и эмульгаторов, установлены их дозы (0,2 и 0,5 % соответственно), способы внесения.
Калорийность – 509 ккал/100 г.
4. Оригинальность технологии и состава новой разновидности кислосливочного масла пониженной жирности подтверждена выдачей патента на
изобретение № 2414137 «Способ производства кисло-сливочного масла»,
зарегистрированного в Государственном реестре изобретений Российской
Федерации 20.03.2011 г.
5. Новая разновидность кисло-сливочного масла характеризуется: умеренной калорийностью (на 25-30 % ниже традиционного) и повышенной таксотрофностью вследствие: снижения в нем массовой доли жира при соответственном
увеличении доли молочной плазмы; повышенного количества биологически активных веществ, образующихся в процессе его производства и вносимых целенаправленно, том числе и с бактериальной закваской.
6. Установлена возможность и эффективность выработки кислосливочного масла пониженной жирности методом ПВЖС с использованием
действующих комплексов оборудования (П8-ОЛУ) при доукомплектации их
пастеризационно-заквасочной установкой для приготовления производственной закваски, насосом роторным для вязких продуктов и автоматом для фасования кисло-сливочного масла в потребительскую (жесткую) тару с учетом
специфики нового технологического процесса.
7. Математическая обработка экспериментальных данных позволила
вывести эмпирические уравнения зависимости показателей качества кислосливочного масла пониженной жирности от технологических факторов: температуры продукта на выходе из маслообразователя и его производительности.
8. Разработаны технологическая и аппаратурная схемы производства
кисло-сливочного масла пониженной жирности методом ПВЖС. Установлены параметры работы маслообразователя: производительность 350-400 кг/ч; температура нормализованной смеси на входе в аппарат 38-45 °С; масла на выходе из
него 14,5-17,6 °С; хладагента на входе – минус 9-11 °С.
17
Фасование готового масла – преимущественно в жесткую тару, изготовленную из материалов, разрешенных к применению в пищевой отрасли,
массой от 10 до 500 г.
9. Установлены сроки годности кисло-сливочного масла пониженной жирности, гарантирующие сохраняемость его качества в потребительской таре при
двух температурных режимах: I – 20 суток при (3±2) °С; II – 60 суток
при минус (6±3) °С.
10. Разработана и утверждена техническая документация: Технические
условия ТУ 9221-183-04610209-2010 и Технологическая инструкция ТИ ТУ на
промышленное производство кисло-сливочного масла На здоровье.
11. Масло кисло-сливочное На здоровье в сравнении с традиционно
выпускаемым в РФ Крестьянским маслом в следствие особенностей его состава обладает повышенной пищевой и биологической ценностью.
12. Народно-хозяйственный эффект производства кисло-сливочного
масла На здоровье:
- экономия молока-сырья в количестве 5,3 т/т по сравнению с Крестьянским маслом;
- дополнительный выпуск 0,3 т нового продукта из сырья, предназначенного для изготовления 1 т Крестьянского масла;
- уровень рентабельности нового производства – 17,6 %;
- экономический эффект на 1 т продукта 26,7 тыс. руб.
Основные результаты диссертации опубликованы в печатных работах:
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Павлова, Т.А. Исследования технологии кисло-сливочного масла
[Текст]/ Ф.А. Вышемирский, Е.В. Топникова, Т.А. Павлова, Г.Д. Перфильев,
Л.С. Матевосян // Сыроделие и маслоделие. - 2008. - №5. – С. 45-46.
2. Павлова, Т.А. Кисло-сливочное масло повышенной таксотрофности
[Текст]/ Т.А. Павлова, Ф.А. Вышемирский, Г.Б. Гаврилов, Т.М. Эрвольдер //
Сыроделие и маслоделие. – 2009. - №5. – С. 35-37.
3. Павлова, Т.А. Функциональные ингредиенты для кисло-сливочного
масла «На здоровье» [Текст]/ Т.А. Павлова, Ф.А. Вышемирский, Е.В. Топникова // Сыроделие и маслоделие. – 2011. - №2. – С. 40-41.
Статьи и материалы конференций:
4. Павлова, Т.А. Актуальность возрождения технологии кислосливочного масла [Текст]/Т.А. Павлова // Сборник материалов 12 Всероссийской НПК «Проблемы создания продуктов здорового питания. Наука и технология». – Углич, 2006. – С. 182-183.
5. Павлова, Т.А. Изучение возможности использования заквасок различного состава для производства кисло-сливочного масла [Текст]/Т.А. Павлова // Сборник материалов Научных чтений, посвященных 100-летию со дня
рождения П.Ф. Дьяченко. – Москва, 2006. – С. 133-136.
18
6. Павлова, Т.А. Исследования по разработке технологии кислосливочного масла пониженной жирности [Текст]/ Е.В. Топникова, Ф.А. Вышемирский, Т.А. Павлова, Г.Д. Перфильев, Л.С. Матевосян // Сборник материалов научно-практической конференции «Новое в технологии, нормативной и технической базе продуктов маслоделия». Всероссийская неделя маслоделия. – Углич, 2007. – С. 39-43
7. Павлова, Т.А. Исследования по направленному регулированию вкусового букета сливочного масла пониженной жирности и масляных паст
[Текст]/ Т.А. Павлова, Т.П. Кустова, Ю.В. Никитина // Сборник материалов
конференции-конкурса научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов за 2007 год. ВНИИММП им. Горбатова. - Москва, 2007. – С. 98-100.
8. Павлова, Т.А. Аспекты регулирования пищевой и биологической
ценности сливочного масла [Текст]/ Е.В. Топникова, Т.А. Павлова, Ю.В. Никитина // Сборник материалов конференции «Повышение качества и биологической ценности пищевых продуктов». - Каунас, Литва, 2007. – С.67-68.
9. Павлова, Т.А. Интенсификация технологического процесса производства кисло-сливочного масла [Текст]/Т.А. Павлова // Сборник материалов
конференции «Нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения». – Краснодар, 2007. – С. 103-105.
10. Павлова, Т.А. Кисло-сливочное масло пониженной жирности [Текст] /
Е.В. Топникова, Т.А. Павлова // Сборник материалов науч.-практ. конференции
«Современные аспекты молочного дела». - г. Вологда, 2007. – С. 53-54.
11. Павлова, Т.А. Исследования технологии кисло-сливочного масла
[Текст]/ Е.В. Топникова, Ф.А. Вышемирский, Т.А. Павлова, Г.Д. Перфильев,
Л.С. Матевосян // Сборник материалов Международной НПК VI международный форум «МОЛОЧНАЯ ИНДУСТРИЯ - 2008». – Москва, 2008. – С. 90-91.
12. Павлова, Т.А. Использование культур молочнокислых микроорганизмов при производстве кисло-сливочного масла пониженной жирности
[Текст]/ Е.В. Топникова, Т.А. Павлова, Л.С. Матевосян, Т.П. Кустова //
Сборник материалов НПК «Совершенствование технологий производства
продуктов питания в свете национального проекта «Развития АПК»». – Волгоград, 2008. – С. 116-119.
13. Павлова, Т.А. Разработка технологии кисло-сливочного масла
улучшенной таксотрофности – шаг к функциональному питанию
[Текст]/Сборник материалов 1-й научно-практической конференции с международным участием «Управление реологическими свойствами пищевых
продуктов», 25-26 сентября 2008 г. МГУПП. – Москва, 2008. – С. 181-182.
14. Павлова, Т.А. Разработка ресурсосберегающей технологии кисло сливочного масла пониженной жирности [Текст]/ Е.В. Топникова, Т.А. Павлова, Т.П. Кустова, Л.С. Матевосян // Сборник материалов Всероссийской
конференции «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания». – Углич, 2008. – С. 285-287.
15. Павлова, Т.А. Разработка технологии кисло-сливочного масла пониженной жирности – шаг к функциональному питанию [Текст]/Т.А. Павло-
19
ва, Ф.А. Вышемирский // Сборник материалов международной НПК «Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований государственной политики в области здорового питания» 24-26 июня 2009 г. –
Волгоград, 2009. – 148-150.
16. Павлова, Т.А. Кисло-сливочное масло пониженной жирности – шаг
к функциональному питанию [Текст]/Т.А. Павлова, Ф.А. Вышемирский //
Продукт. BY. – 2009. - №10(24). – С. 44-45.
17. Павлова, Т.А. Улучшение биологической эффективности кислосливочного масла пониженной жирности [Текст]/Т.А. Павлова // Сборник
материалов научно-практической конференции «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов». – Углич, 2009. – С. 149-150
18. Павлова, Т.А. Развитие ассортимента кисло-сливочного масла повышенной таксотрофности [Текст]/Т.А. Павлова // Сборник материалов научнопрактической конференции «Принципы пищевой комбинаторики – основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов». – Углич, 2010. – С. 190-191.
19. Павлова, Т.А. Функциональные ингредиенты в технологии кислосливочного масла «На здоровье» [Текст]/ Т.А. Павлова, Ф.А. Вышемирский,
Е.В. Топникова // Сборник материалов НПК «IX Международный форум
«Молочная индустрия» 15-18 марта 2011 г. – Москва, 2011. – С. 100-102.
20. Павлова, Т.А. Исследования по технологии кисло-сливочного масла
«На здоровье» [Текст]/ Т.А. Павлова // Сборник материалов 5-й Конференции
молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки с/х продукции РСХА научно-практической конференции «Современные методы направленного изменения физико-химических и технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания» 12 октября 2011 г. – Москва, 2011. – С. 201-205.
Патенты
21. Патент 2414137 Российская Федерация, МПК А 23 С 15/02. Способ
производства кисло-сливочного масла (варианты) / Е.В. Топникова, Ф.А.
Вышемирский, Т.А. Павлова, Г.Д. Перфильев, Л.С. Матевосян, А.А. Демичева, Г.В. Морина. - №2009120876/10; заявл. 01.06.2009; публ. заяв. 10.12.2010,
бюл. №34; опубл. 20.03.2011, бюл. №8.
20
Подписано в печать 16.04.2012. Формат 60 × 84/16
Объем 1 п. л. Тираж 100 экз.
Отпечатано на ризографе ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии
152613, г. Углич, Ярославская обл., Красноармейский бульвар, 19
Документ
Категория
Технические науки
Просмотров
320
Размер файла
809 Кб
Теги
кандидатская
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа