Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 7
1.1. Классификация и технологические особенности производства кисломолочных напитков 7
1.2. Пробиотические свойства кисломолочных напитков 17
1.3. Применение растительных наполнителей в производстве молочных продуктов 23
1.4. Заключение по обзору литературы. Цель и задачи исследований 30
2. Постановка эксперимента. Объекты и методы исследований 38
2.1. Организация эксперимента 38
2.2. Объекты исследования 40
2.3. Методы исследований 41
2.4. Планирование эксперимента и обработка результатов исследований 45
3. Результаты исследований и обсуждение экспериментальных данных 46
3.1. Изучение химического состава экстракта и сиропа на основе дикорастущих целебных трав: бадана толсто листного, лабазника вязолистного и мяты перечной 46
3.1.1 Расчет суточной дозы экстракта и сиропа 50
3.2. Изучение влияния основных технологических факторов на формирование свойств кисломолочных фитонапитков с длительными режимами пастеризации 52
3.2.1. Формирование органолептических показателей: вкуса, консистенции, цвета з
3.2.1.1. Изменение органолептических показателей в процессе хранения 70
3.2.2. Формирование пробиотических свойств 71
3.2.3. Формирование физико-химических показателей 77
3.2.4. Уточнение варианта внесения экстракта и сахара 82
3.3. Изучение влияния технологических факторов на
формирование свойств кисломолочных фитонапитков
с повышенным уровнем белка 83
3.3.1. Формирование органолептических показателей 83
3.3.2. Формирование физико-химических и реологических показателей (титруемой кислотности, вязкости, коэффициента восстановления структуры, степени синерезиса) 91
4. Разработка технологии кисломолочных фитонапитков 101
4.1. Разработка нормативной документации на кисломолочные фитонапитки 101
4.2. Установление сроков хранения 111
4.3. Расчет пищевой и энергетической ценности 114
4.4. Экономический расчет себестоимости кисломолочных фитонапитков 115
Выводы 119
Список используемой литературы 121.
- Применение растительных наполнителей в производстве молочных продуктов
- Методы исследований
- Изучение влияния основных технологических факторов на формирование свойств кисломолочных фитонапитков с длительными режимами пастеризации
- Расчет пищевой и энергетической ценности
Применение растительных наполнителей в производстве молочных продуктов
Среди кисломолочных напитков первой группы особое место занимает кефир, представляющий собой единственный продукт, вырабатываемый в производственных условиях на естественной симбиотической закваске - кефирных грибках. В состав микрофлоры кефирных грибков входят мезофильные молочнокислые стрептококки, мезофильные молочнокислые палочки, термофильные молочнокислые палочки, уксуснокислые бактерии и дрожжи. Сложность микробиологического симбиоза кефирных грибков обусловливает наличие смешанного брожения (молочнокислого и спиртового) в процессе технологического производства. Температура заквашивания в зависимости от сезона года составляет 20-25С. Напитки, приготовляемые с использованием многокомпонентных заквасок (кефир, кумыс), после охлаждения обязательно подвергают созреванию. В это время активизируются дрожжи, в результате чего в продуктах накапливается спирт, углекислота и другие вещества, придающие этим напиткам специфические свойства [6, 31, 46, 82].
В состав заквасок мезофильных молочнокислых стрептококков входят чистые культуры Str.lactis и Str.acetoinicus. Для получения более выраженного вкуса и аромата в закваску вводят Str.diacetilactis. Закваска данного состава используется для производства простокваши обыкновенной. Оптимальная температура заквашивания 30-32С. Для данного вида простокваши используется термостатный способ производства. Готовый продукт должен иметь плотный неразрушенный колющийся сгусток, достаточно выраженный кисломолочный вкус и аромат [8, 82].
К группе напитков, приготовленных с использованием термофильных молочнокислых бактерий, относят ряд национальных продуктов: мацун (Армения), мацони (Грузия), ряженка (Украина), варенец (Украина, Россия), йогурт (страны Европы, США) [46, 48].
В состав заквасок для всех напитков этой группы входят Lbm.bulgaricum и Str.thermophilus в равных количественных соотношениях (кроме ряженки и варенца, в закваске которых преобладает Str.thermophilus). Особенности микробиологических процессов в напитках можно показать на примере йогурта. Характерная температура заквашивания - 40-42С. Сквашивание молока длится 3-4 часа [24, 46, 82].
Чистые культуры молочнокислых стрептококков и болгарской палочки обычно менее активные, чем их комбинация. Усиление энергии кислотообразования объясняется накоплением болгарской палочкой аминокислот, которые активизируют жизнедеятельность термофильного молочнокислого стрептококка [47]. При выработке йогурта, мечниковской простокваши и ряженки значительное преимущество достигается в результате применения симбиотической закваски. В ее состав входят болгарская палочка и термофильный стрептококк, подобранные по признаку взаимной стимуляции их развития и по антибиотической активности. Применение симбиотической закваски позволяет снизить количество закваски с 5 до 1-1,5% и сократить продолжительность сквашивания до 2ч.45мин., исключить необходимость приготовления отдельно двух видов закваски и уменьшить возможность развития термоустойчивой (незаквасочной) молочнокислой палочки [82, 72, 108]. Особенностью йогурта и других продуктов этой группы является способность удерживать сыворотку даже при длительном хранении.
При создании продуктов с плодово-ягодными наполнителями используют закваски, состоящие из мезофильных (Str.lactis) и термофильных (Str.thermophilus) стрептококков, обладающих умеренной кислотообразующей способностью [82]. Подбор заквасок обеспечивает необходимую вязкость сгустка, низкую степень разрушения его структуры при перемешивании, высокую степень восстановления структуры сгустка после перемешивания, высокую влагоудерживающую способность. Технологические особенности напитков этой группы можно рассматривать на примере производства напитка пониженной жирности с плодово-ягодными наполнителями "Юбилейный". Гомогенизированное и пастеризованное молоко с содержанием 5% сахара охлаждают до температуры 30-35С и вносят в него закваску в количестве от 1 до 5% (в зависимости от установленной длительности сквашивания). После сквашивания сгусток перемешивают, охлаждают в танке до 10-16С и вносят в него сироп с температурой 25С. Сгусток с сиропом перемешивают и разливают. Микроорганизмами, ведущими процесс, являются мезофильные и термофильные молочнокислые стрептококки. Первая группа микроорганизмов (преимущественно Str.lactis) осуществляет активное течение молочнокислого процесса и участвует в обеспечении влагоудерживающей способности сгустка. Вторая группа, термофильные стрептококки, также активно участвуют в молочнокислом процессе, но главная функция состоит в обеспечении нужной вязкости сгустка, способности его к удерживанию сыворотки и восстановлению структуры после перемешивания [6, 46].
К группе продуктов, приготовляемых с использованием ацидофильных и бифидобактерий, относятся ацидофильное молоко, ацидофилин, ацидофильно-дрожжевое молоко, бифилин, бифацил и другие. Ацидофильное молоко готовят, сквашивая пастеризованное молоко чистыми культурами ацидофильной палочки (L.acidophilus). Оптимальная температура заквашивания 40-42С. В подготовленное молоко вносят закваску (3-5%). Соотношение между слизистыми и неслизистыми культурами ацидофильной палочки может быть 1:5. Продолжительность сквашивания 3-4 часа. Готовый продукт отличает чистый кисломолочный вкус, однородная консистенция, напоминающая консистенцию жидкой сметаны. Для этих продуктов установлена предельная кислотность до 140Т. Оптимальная кислотность, при которой продукт имеет приятный вкус, составляет 110-115Т. Ацидофилин вырабатывают из пастеризованного молока, сквашивая его закваской, состоящей из ацидофильных палочек, мезофильных стрептококков и кефирной закваски в равных соотношениях. Температура сквашивания 32-35С [82].
Методы исследований
В качестве объектов исследования использовали молоко коровье, отвечающее требованиям ГОСТ 13264-88, не ниже И сорта. Молоко коровье использовали как сырье для приготовления нормализованной смеси. Нормализацию по массовой доле жира (0,05%, 1,5%, 2,5%, 3,1%) проводили на сепараторах-нормализаторах фирмы "Альфа-Лаваль".
Нормализацию по массовой доле сухих веществ проводили путем внесения сухого обезжиренного молока, отвечающего требованиям внесения сухого обезжиренного молока, отвечающего требованиям ГОСТ 10970-87. Нормализованная смесь подвергалась первичной тепловой обработке при t=97±2C с выдержкой Змин. на пластинчато-пастеризационной установке фирмы "Альфа-Лаваль" производительностью 25т/ч. Для производства фитонапитков с длительной тепловой обработкой осуществляли топление нормализованной смеси в двустенных резервуарах типа Я1-ОСВ-10 с выдержкой от 12 минут до 4 часов. Сквашивание нормализованной смеси проводили закваской прямого внесения DVS, состоящей из комплексной смеси термофильных молочнокислых микроорганизмов, содержащих Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueskii ssp. bulgaricus, а также Lactobacillus acidophilus. Соотношение штаммов соответственно: 6:2:2. В качестве наполнителя использовали: - экстракт "Таволга" (ТУ 9185-021-02068315-97), состоящий из целебных трав: бадана толстолистного, лабазника вязолистного, мяты перечной в соотношении 92:7:1; - сахар-песок, отвечающий требованиям ГОСТ 21-94; - сироп "Таволга", приготовленный из экстракта и сахара в соотношении 50:50. Экстракт и сахар смешивали и нагревали до температуры кипения без выдержки.
В работе были использованы стандартные физико-химические, химические, биохимические и радиологические методы исследований. Органолептический анализ образцов проводили согласно методике оценки органолептических показателей кисломолочных напитков с сиропом целебных трав "Таволга" (Приложение 3). Определение цвета, запаха, вкуса и консистенции молочного сырья проводили органолептически в соответствии с ГОСТ 13264-88. Определение температуры - по ГОСТ 26754-85. Определение плотности - по ГОСТ 3625-84. Определение кислотности - по ГОСТ 3624-92. Определение чистоты - по ГОСТ 8218-89. Определение массовой доли жира - по ГОСТ 5867-90. Определение массовой доли белка - по ГОСТ 25179-90. Определение бактериальной обсемененности сырья - по ГОСТ 9225-84. Определение содержания соматических клеток - по ГОСТ 23453-90. Определение ингибирующих веществ - по ГОСТ 23454-79. Определение термоустойчивости - по ГОСТ 25228-82. Определение эффективности термической обработки - по ГОСТ 3623-73. Активную кислотность измеряли электрометрически на РН-метре -милливольтметре рН-150М в диапазоне измерений от -1 до +14,00 единиц рН (предел возможных значений погрешности измерений равен ±0,05 единиц рН) - по ГОСТ 26781-85.
Определение массовой доли сухих веществ - по ГОСТ 3626-73. Определение количества термофильных молочнокислых микроорганизмов (Lactobacillus delbrueskii subsp. bulgaricus и Streptococcus thermophilus) методом посева определенного количества продукта и его разведений на твердые, агаризованные, селективные питательные среды и культивирования при оптимальных условиях и дальнейшего подсчета выросших колоний по ГОСТ Р 51331-99 (п.7.17.).
Определение количества ацидофильных бактерий (Lactobacillus acidophilus) методом предельных разведений, основанном на способности молочнокислых палочек расти в молоке при температуре 37-38С и образовывать сгусток - по МУК 4.2.577-96 п.7.9. [65].
Определение количества ароматических веществ ацетоина и диацетила по методике М.Залашко и Н.Макарьиной [41]. Определение отстоя сыворотки при хранении по методу измерения объема выделившейся сыворотки с точностью до 0,1см3 и расчета его процентного содержания [127]. Степень синерезиса определяли путем измерения количества сыворотки, выделившейся за 1 час свободного фильтрования через бумажный фильтр 100см3 продукта [127]. Коэффициент восстановления структуры (К) - определяли как отношение значения фактической вязкости (г ) к значению вязкости после снятия нагрузки и выдержки образца в течение 1 часа (г2): К=лі/ті2. Относительную вязкость продукта определяли по времени истечения напитка из пипетки емкостью 100мл с диаметром выходного отверстия 4мм при температуре +20 С, в Па с.
Изучение влияния основных технологических факторов на формирование свойств кисломолочных фитонапитков с длительными режимами пастеризации
При определении качества пищевых продуктов важное место отводится органолептическому контролю. Органолептическая оценка -это обобщенный результат оценки продукта (запаха, вкуса, внешнего вида и консистенции), выполненный с помощью органов чувств.
При выборе продуктов питания для человека большую роль играют именно органолептические показатели, т.е. все аспекты приемлемости и привлекательности пищи [141]. Поэтому большое внимание в работе уделено получению продуктов с высокими органолептическими свойствами.
Органолептические показатели кисломолочных напитков зависят от качества сырья, вида и качества заквасок, вида используемого оборудования и параметров технологического процесса, вида и качества упаковочного материала, условий хранения [127].
При разработке молочных продуктов с наполнителями большую роль в формировании органолептических показателей играет доза, а также условия и порядок внесения наполнителей. В работе изучалось два варианта внесения наполнителей: - до процесса сквашивания; - после процесса сквашивания. Исследовано влияние 3-х факторов: X-i - длительность тепловой обработки варьировали от 0,2 до 3,8 часа с шагом 1,8 часа; Х2 - доза экстракта, от 0 до 5% с шагом 2,5%; Х3 - доза сахара, от 0 до 5% с шагом 2,5%. Для опытных образцов кисломолочных фитонапитков с длительными режимами пастеризации используется общее название -фиторяженка. Эксперимент проведен по плану полного трехфакторного эксперимента на 3-х уровнях. Матрица планирования и экспериментальные данные приведены в таблице 3.2.1. Получены уравнения регрессии для функций отклика Yi - вкус, запах и аромат кисломолочных напитков. Уравнение регрессии для функции отклика Yi - вкус, запах и аромат имеет вид: = 1,800 + 0,540Xi + 0,579Х2+ 0,726Х3- 0,11 7ХІ2- 0,060Х22- 0,164Х32 + + 0,127Х1Х3+0,050Х2Хз.
Проверка уравнения по критерию Фишера F=17,99 в сравнении с табличным при уровне значимости 0,05% и числе степеней свободы дисперсии адекватности fi=10, дисперсии воспроизводимости f2=2 Fi-P(fi,f2)=19,40 показала его адекватность.
На рисунке 3.2.1 представлены сечения поверхности отклика линиями одинакового уровня при фиксированной продолжительности тепловой обработки. Для образцов с выдержкой 0,2 часа при температуре пастеризации наивысшая оценка 4,3 балла была получена при дозе экстракта Х2 от 3,25 до 5%, дозе сахара от 1,9 до 4,5%.
Для образцов с длительностью тепловой обработки 2 часа наивысшая оценка вкуса 4,9 баллов была получена при дозе экстракта от 2,5 до 5%, дозе сахара от 2,2 до 4,2%. Таблица 3.2.1. Матрица плана эксперимента №опыта Изучаемые факторы Функции от шика органолептическая оценка титруемая кислотность, Т активная кислотность, ед. рН продолжительность тепловой обработки,часXi доза экстракта, %х2 доза сахара, %Хз вкуса, баллYi консистенции, баллY2 цвета, баллY3 1 0,2 0 0 2,1 4,8 4,8 89 4,22
Зависимость балльной оценки вкуса фиторяженки от дозы экстракта (Х2) и дозы сахара (Х3) по вариантам длительности тепловой обработки: 1-0,2 часа; 2-2,0 часа; 3-3,8 часа. Для образцов с длительностью тепловой обработки 3,8 часа наивысшая оценка вкуса 4,85 балла была получена при дозе экстракта от 2,0 до 3,7%, дозе сахара от 2,8 до 4,0%. Таким образом, продукты с длительной тепловой обработкой получили более высокие оценки (выше на 0,5 балла). Выраженный вкус топленого молока усиливался и подчеркивался вкусом целебных лесных трав. На рисунке 3.2.2 показаны сечения поверхности отклика при фиксированной дозе экстракта.
Образцы без экстракта проигрывали в балльной оценке по недостаточно выраженному вкусу. Максимальная оценка образцов без экстракта составила 4,33 балла и получена при длительной тепловой обработке 3,5-3,8 часа, дозе сахара 3,3-4,3%.
Для уровня фактора Х2=2,5% максимальная оценка вкуса составила 4,91 балла при дозе сахара от 3,0 до 3,5%, длительности тепловой обработки 2,7-3,3 часа. Для уровня фактора Х2 =5,0% максимальная оценка вкуса составила 4,95 балла при дозе сахара от 2,5 до 3,7%, длительности тепловой обработки 1,3-2,8 часа. Таким образом, фактор - доза экстракта в интервале от 2,5 до 5% практически не оказал существенного влияния на оценку вкуса. Увеличение же дозы экстракта в интервале 0-2,5% привело к повышению оценки на 0,58-0,62 балла. На рисунке 3.2.3 показаны сечения поверхности отклика при фиксированной дозе сахара. Максимальная оценка вкуса образцов без сахара составила 3,39 и получена при длительности тепловой обработки от 1 до 2,8 часа, дозе экстракта от 2,7 до 5,0%.
Расчет пищевой и энергетической ценности
В соответствии с требованиями к органолептическим показателям вкуса, запаха и цвета йогуртов с наполнителями они должны быть чистые кисломолочные, достаточно выраженные, обусловленные видом введенного наполнителя; вкус в меру сладкий; цвет обусловлен цветом наполнителя, равномерный по всей массе. При изучении влияния указанных факторов на балльную оценку вкуса и цвета наиболее значимое влияние оказала доза сиропа. При дозе сиропа 2,5% образцы имели недостаточно выраженный вкус и аромат наполнителя, цвет светло-коричневый, нненасыщенныи получили оценку 4 балла.
На рисунке 3.3.1 показано влияние массовой доли жира и дозы сиропа на обобщенную балльную оценку вкуса и цвета фитойогурта "Таволга" при СОМО=11%.
Формирование консистенции йогуртов зависит от ряда факторов, наиболее существенное влияние из которых, оказывает уровень белка (СОМО) в молоке. Особенно большое значение это имеет для нежирных и низкожирных продуктов, поскольку это основной фактор, определяющий качество структуры кисломолочного геля и ее стабильность. Количество добавляемого белкового наполнителя для повышения сухих веществ в нормализованной смеси нельзя однозначно установить с точки зрения обеспечения желаемой консистенции или количества белка в продукте. Это зависит от влияния наполнителя на вкусовые достоинства кисломолочных напитков, их консистенцию, а также экономической целесообразности.
Зависимость балльной оценки консистенции фитойогурта (Y) от массовых долей жира (Хі), СОМО (Х2) и дозы сиропа (Х3) имеет вид: Y =14,127+1,475X1 - 2,600Х2+ 0,204Х-,2+ 0,151Х22- 0,186Х-,Х2--0,040X2X3+0,042 X2X3
Из анализа представленного уравнения следует, что наиболее значимое влияние на оценку консистенции оказали массовые доли жира, СОМО, а также взаимодействие всех 3-х исследуемых факторов.
На рисунке 3.3.2. изображены кривые, характеризующие влияние массовой доли СОМО и дозы сиропа на балльную оценку консистенции для различных вариантов массовой доли жира. Для образцов обезжиренных и маложирных йогуртов (жир - 0,05%, жир - 1,5%) максимальные балльные оценки консистенции составили 3,8 и 4,1 балла. J 2 Дза сиропа 2,5 % Q Доза сиропа 5,0 %
Они были получены при невысоких массовых долях сиропа - до 1%. Для образцов жирных йогуртов (жир - 3,1%) максимальная балльная оценка консистенции составила 5,0 баллов. Интервалы СОМО и дозы сиропа, в которых наблюдались приемлемые оценки консистенции, значительно расширились по сравнению с обезжиренными и маложирными йогуртами. Так, балльная оценка выше 4,7 баллов наблюдалась в интервале массовой доли СОМО от 8,2 до 11%; дозы сиропа - от 0% до 4,3%. 5,0 изображены кривые, характеризующие влияние массовой доли жира и дозы сиропа на балльную оценку консистенции для различных массовых долей СОМО. Как видно из графиков, в зоне максимальных оценок от 4 до 5 баллов наблюдалась почти линейная зависимость балльной оценки консистенции от изучаемых факторов. Причем с увеличением СОМО влияние фактора дозы сиропа постепенно сглаживалось, и при Х2=11 оценка консистенции мало зависела от дозы сиропа (вариант 3).
Образцы с содержанием СОМО 8% получили максимальные оценки 4,8-5 баллов в очень узком интервале варьирования факторов массовой доли жира от 2,7 до 3% и дозы сиропа от 0 до 2%. При повышении СОМО до 9,5% интервал дозы сиропа, при котором наблюдались приемлемые оценки консистенции 4,5 балла, значительно расширился от 0 до 4,2%. При СОМО=11% высокие оценки консистенции получены во всем интервале изменения дозы сиропа. Максимальная оценка составила 4,8 балла и получена при массовой доле жира 3,1%. Приемлемые оценки выше 4,5 баллов получили образцы с массовой долей жира от 1,5 до 3,1%.
На рисунке 3.3.4 показано влияние массовых долей жира и СОМО на балльную оценку консистенции при фиксированных значениях дозы сиропа. С увеличением дозы сиропа от 0 до 2,5% наблюдалось снижение оценки консистенции. Так, образцы с содержанием жира 3,1% имели максимальную балльную оценку 5,0 баллов без сиропа, а при дозе сиропа 2,5% - только 4,8 баллов. Дальнейшее увеличение дозы сиропа от 2,5 до 5% незначительно повлияло на консистенцию.
