Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор литературных данных по вопросу производства мягких сыров 8
1.1 Мягкие и полутвердые сыры - перспективы расширения ассортимента 8
1.2 Основные направления повышения пищевой и биологической ценности сыра 16
1.3 Функциональные ингредиенты и перспективы их использования в технологии мягких сыров 30
1.4 Факторы, влияющие на сроки годности мягких сыров 37
1.5 Заключение по обзору литературных данных.
Цели и задачи исследования 43
Глава 2 Методология проведения экспериментов 45
2.1 Постановка экспериментальных исследований. Схема проведения и практическая реализация исследований 45
2.2 Объекты и методы исследований 47
2.2.1 Физико-химические и органолептические показатели 47
2.2.2 Биохимические методы 48
2.2.3 Микробиологические методы 50
2.2.4 Реологические методы 51
2.2.5 Математические методы 52
Глава 3 Результаты исследований и их анализ. Разработка биотехнологии ферментированной добавки 58
3.1 Обоснование вида используемой сухой подсырной сладкой сыворотки для ферментации 58
3.2 Определение качественных показателей восстановленной молочной сыворотки - как среды ферментации 61
3.3 Исследование влияния процесса омагничивания в качестве способа подготовки ВМС для ферментации 66
3.4 Исследование влияния фруктоолигосахаридов (ФОС) на активацию жизнедеятельности бифидо- и лактобактерий 73
3.5 Рецептура и технология производства синбиотической сывороточной добавки 75
3.6 Определение сроков годности синбиотической сывороточной добавки 77
Глава 4 Разработка технологии производства мягкого кислотно-сычужного сыра с синбиотической сывороточной добавкой 80
4.1 Исследование влияния ССД на качественные показатели и технологические параметры производства мягкого сыра (внесение в нормализованную смесь) 81
4.2 Исследование влияния ССД на качественные показатели и технологические параметры производства мягкого сыра (внесение в сырное зерно) 91
4.3 Математическое моделирование технологии и качественных показателей мягкого кислотно-сычужного сыра с синбиотической сывороточной добавкой 97
4.4 Изучение процесса созревания мягкого сыра 103
4.5 Определение срока годности мягкого кислотно-сычужного сыра с синбиотической сывороточной добавкой 109
4.6 Определение пищевой, биологической и энергетической ценности мягкого кислотно-сычужного сыра и синбиотической сывороточной добавки 118
Глава 5 Практическая реализация результатов исследований 125
5.1 Технология производства мягкого сыра с синбиотической сывороточной добавкой 125
5.2 Расчет стоимости затрат на производство мягкого сыра «Курултай» 128
5.3 Промышленная апробация технологии мягкого сыра «Курултай» 132
Выводы 133
Список использованных источников
- Основные направления повышения пищевой и биологической ценности сыра
- Физико-химические и органолептические показатели
- Исследование влияния процесса омагничивания в качестве способа подготовки ВМС для ферментации
- Исследование влияния ССД на качественные показатели и технологические параметры производства мягкого сыра (внесение в сырное зерно)
Введение к работе
Проблема сохранения здоровья и увеличения продолжительности жизни человека всегда являлась и продолжает оставаться одной из самых важных и актуальных. Обеспечение здоровья населения страны - приоритетное направление деятельности государства. Питание является важнейшим рычагом, обеспечивающим поддержание здоровья, работоспособности, творческого потенциала нации [109, 108].
Традиционно полезным продуктом, являющимся хорошим источником кальция и обеспечивающим организм человека белками, считается сыр. В России традиционно производят твёрдые и полутвёрдые сыры. В настоящее время ассортимент сыров в России существенно расширился, однако по сравнению со странами развитого сыроделия он остается по-прежнему узким. Для сравнения: на Международном конгрессе молочной промышленности 2002 г. было представлено около 1000 видов сыров из Франции.
Основу российского ассортимента крупных полутвердых сыров составляет сыр «Российский» (более 70 %). Около 50 % всего ассортимента мелких полутвердых сыров приходится на долю «Голландского» и «Пошехонского». Сыров с высокой температурой второго нагревания («Советский», «Швейцарский») производится менее 1,5 %. Мягких сыров выпускают очень мало - менее 8 %. Их ассортимент на 60 % представлен сыром «Адыгейский» [181].
Из вышеизложенного следует, что научно-исследовательская работа, направленная на расширение ассортимента мягких сыров является актуальной. Среди новых направлений производства мягких сыров следует выделить следующие:
- создание ресурсосберегающих технологий сыров;
-разработка технологий мягких сыров с функциональными ингредиентами;
- использование комплекса технологических операций и приемов для продления сроков хранения мягких сыров.
Автор в своих исследованиях основывался на фундаментальных и прикладных научных трудах отечественных и зарубежных учёных И.А. Рогова, А.А. Покровского, Н.Н. Липатова, В.Г. Высоцкого, В.Д. Харитонова, А.В. Гудкова, З.Х. Диланяна, А.Г. Храмцова, Л.А. Остроумова, И.А. Евдокимова, Г.Г. Шиллера, A.M. Николаева, Ю.Я. Свириденко, A.M. Шалыгиной, И.С. Хамагае-вой, А.А. Майорова, М.С. Уманского, М.П. Щетинина, Н.Б. Гавриловой, Н.И. Дунченко, Л.А. Забодаловой, И.А. Смирновой, В.В. Бобылина, Л.М. Захаровой, М.Б. Данилова, Р. Скотта, Р.К. Робинсон, Р.А. Уилби, X. Митчелла и многих других.
Цель научно-исследовательской работы - разработка технологии мягкого сыра с повышенным сроком годности (длительным сроком хранения), предназначенного для массового питания.
Научная новизна работы. Обоснована целесообразность использования сухой молочной сыворотки для производства ферментированной, пробиотиче-ской микрофлорой, синбиотической сывороточной добавки. В качестве пребио-тика использованы фруктоолигосахариды (FOS) в количестве 1,0-1,5 %, что позволило обеспечить объем жизнеспособных клеток Lbm. acidophilum и В. bifi-dum, 10I0-10n КОЕ/г. Разработана рецептура и технология синбиотической сывороточной добавки (ССД). Изучено её влияние на параметры производства, микробиологические и органолептические показатели мягкого сыра. Оптимизированы способ внесения и количество ССД. Установлены режимы краткосрочного созревания и срок годности мягкого сыра: 30 суток при температуре (4±2) С. Определены биологическая ценность белков, пищевая и энергетическая ценность новых продуктов: синбиотической сывороточной добавки и мягкого сыра «Курултай».
Практическая ценность работы. Разработана технология синбиотической сывороточной добавки и мягкого сыра «Курултай» (ТУ 9225-001-05250492-2007). Новизна технического решения, составляющая основу техно-
7 логии новых продуктов, отражена в заявке на изобретение № 2005132322 «Способ производства мягкого» (положительное решение о выдаче 9.01.07 г.) и продукте интеллектуальной собственности «Способ производства синбиотической сывороточной добавки» (№ 73200500174, ФГУП «ВНТИЦ» 07 июля 2005 г).
Основные направления повышения пищевой и биологической ценности сыра
Пищевая ценность - понятие, отражающее всю полноту полезных свойств продукта, в том числе степень обеспечения им физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах и энергии. Пищевая ценность характеризуется химическим составом продукта с учётом потребления его в общепринятых количествах.
О пищевой ценности продуктов питания, согласно современным воззрениям нутрициологии, можно судить как с качественных, так и с количественных позиций на основании концепции сбалансированного питания, сформулированного академиком А.А. Покровским и получившей дальнейшее развитие в парадигме адекватного питания, разрабатываемой академиком A.M. Уголевым.
Под биологической ценностью пищевого продукта понимают качество его белковых компонентов, связанное с переваримостью белка и со степенью сбалансированности его аминокислотного состава. От аминокислотного состава и структурных особенностей белка зависит эффективность его утилизации для поддержания азотистого равновесия у взрослого и степень задержания азота пищи в растущем организме [160, 175].
Однако, как было сказано выше, практически все сычужные сыры лимитированы парой серосодержащих аминокислот метионин+цистин, аминокислотный скор которых составляет от 91 до 97 %. П.Ф. Крашенинин и др. сообщают о том, что сыры чеддер и швейцарский, а также крестьянское масло лимитированы по валину [59].
В настоящее время в странах с развитой молочной промышленностью определились следующие основные направления повышения пищевой и биологической ценности молочных продуктов: - использование мембранных процессов, ультрафильтрации при производ стве молочных продуктов; - обогащение молочной продукции сывороточными белками; -корректировка жирнокислотного, углеводного и минерального состава молочных продуктов; - внесение витаминов и других биологически активных веществ или мик роорганизмов, их продуцирующих [106, 165].
В бывшем Литовском филиале ВНИИМС разработана технология изготовления сыра типа Восточный (сычужный сыр с чеддеризацией и плавлением сырной массы), вырабатываемый с применением ультрафильтрации для концентрирования молока, в результате чего в молочный сгусток переходит не только казеин, но и сывороточные белки. Добавляли КСБ-УФ и РСБ в полутвёрдый литовский сыр, в чеддер, в костромской (концентрировали молоко до 14-15 % сухих веществ), адыгейский 5,9-8,9 % сухих веществ в сквашенной концентрированной сыворотке) и мягкий несозревающий сыр типа крестьянского. Во всех вариантах произошли изменения: улучшилась консистенция и органолептические показатели сыров, повысилась биологическая ценность сыров [56, 76, 115, 116, 118,119,147, 176].
Так же разработан способ модификации белковой основы сычужного сыра путём внесения в неё различных доз концентратов сывороточных белков (КСБ-УФ, РСБ), полученных путём мембранной обработки подсырной сыворотки. В сырную массу для голландского брускового сыра добавляли от 0 до 14 % белковых концентратов. Оптимальная доза внесения составляет 6 % КСБ-УФ и 4 % РСБ [76, 116].
В Литовском пищевом институте проведены исследования по изучению влияния молочно-белкового концентрата, полученного методом ультрафильтрации, на процесс кислотной термокоагуляции при использовании его в производстве мягкого свежего сыра. Автором установлено, что наибольшая эффективность использования белков при производстве мягкого сыра достигается в случае массовой доли белков (5,5±0,5) % в молочной смеси, концентрата [120].
В Воронежской государственной технологической академии усовершенствован технологический процесс мягкого сыра «Рикотта-Де-Лючия». Усовершенствованная технология состоит из следующих операций: приёмка и контроль качества, корректировка кислотности сыворотки, ультрафильтрация сыворотки, отваривание сывороточного белка, удаление осветлённой сыворотки, обработка белкового сгустка до получения стандартной массовой доли влаги, гомогенизация и пастеризация сырной массы, фасование, упаковывание, маркирование и хранение сыра. Полученный сыр имеет повышенную биологическую ценность и позволяет более эффективно использовать подсырную сыворотку [19].
Физико-химические и органолептические показатели
Объектами исследований являлись: - молоко коровье заготавливаемое по ГОСТ Р 52054-2003; - сыворотка молочная сухая по ТУ 9223-123-04610209-2002; - закваска бактериальная БК-Углич № 4; -закваски бактериальные БАП-1 и БАП-2, состоящие из Lbm. acidophilum по ТУ 9229-069-00449785-97 и биомасса бифидобактерий лиофилизиро-ванная ПБ по ТУ 9229-015-16414608-04; - пребиотик фруктоолигосахарид NutraFlora FOS.
Для получения достоверных и полных характеристик сырья и готовых продуктов в работе применяли современные методы исследования. Проведено изучение химического состава, безопасности готовых продуктов в соответствии их требованиям СанПиНа 2.3.2.1078-01 [ 125].
Определение химического состава и свойств продуктов проводили следующими методами: - массовую долю жира по ГОСТ 5867-90 [30]; - массовую долю белка по ГОСТ 25179-90 [23]; - массовую долю влаги по ГОСТ 3626-73 [28]; - определение плотности по ГОСТ 3625-84 [27]; - отбор и подготовку проб осуществляли по ГОСТ 26809-86; - активную кислотность определяли электрометрическим методом на рН метре (рН - 121) в диапазоне измерения от 4 ед. рН до 9 ед. рН, с погрешностью измерения 0,05 ед. рН по ГОСТ 26781-85 [24]; -титруемую кислотность определяли стандартной методикой в градусах Тернера по ГОСТ 3624-92 [26]; - определение массовой доли углеводов по ГОСТ 3628-78 [29]; - содержание минеральных веществ методом атомной абсорбции на спектрофотометре шведской фирмы "Perkin Elmer-360" по ГОСТ 27996-88 [25]; - содержание общего азота (белка) в готовом продукте определяли методом Къельдаля по ГОСТ 23327-98 [22].
Органолептическую оценку готовых продуктов проводили методом закрытых и открытых дегустаций, разработанным на основании ГОСТ 28283-89. Контролировали следующие показатели: запах, вкус, консистенцию, внешний вид и цвет, которым было присвоено количественное выражение в баллах (таблица 2.1).
Для количественного определения содержания аминокислот в продуктах питания применяли метод двухколоночной ионообменной хроматографии. Метод основан на разделении аминокислот путем пропускания смеси через сфе рические катионовые смолы и дальнейшей реакции аминокислот с нингидри дом.
Аминокислотный состав определяли в гидролизатах цельного продукта, при этом учитываются как связанные, так и свободные аминокислоты. Для анализа использовали автоматический аминокислотный анализатор AAA - 339.
Кислотный гидролиз проводили с 6 н НС1 при температуре 105 С в течение 24 ч, а щелочной гидролиз с 4 н NaOH при температуре 105 С в течение 8 ч (для количественного определения триптофана).
Для одного полного определения на анализаторе достаточно 100 мг белка. Содержание каждой аминокислоты определяли по формуле: H-W М = - Ч (2.1) где М - концентрация г/100 г; Н - чистая высота пика, мм; W - ширина пика на уровне, отвечающем его половине, мм; С - калибровочный коэффициент. Биологическую ценность продуктов определяли путем расчета аминокислотного скора, по формуле: мгАкі в 1г исследуемого белка - __ ,_ _ч Сскор для Aj = IUU, К. -- ) мгАки в 1г идеального белка где Ак - любая незаменимая аминокислота.
Один грамм идеального белка по шкале ФАО/ВОЗ содержит (мг): вали-на 50, изолейцина 40, лейцина 70, лизина 55, метионина 22, треонина 40, триптофана 10, фенилаланина 28 [81].
Содержание жирорастворимых витаминов А, Д, Е определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе «Милихром». Водорастворимые витамины в сырье и готовом продукте определяли по ГОСТ 7047-55.
Исследование влияния процесса омагничивания в качестве способа подготовки ВМС для ферментации
Химический состав, органолептические показатели, физико-химические свойства опытных продуктов, используемых в дальнейших исследованиях, приведены в таблицах 3.3.1 и 3.3.2. Из данных, приведенных в таблице 3.3.1, следует, что с увеличением концентрации сухих веществ увеличивается титруемая кислотность восстановленной молочной сыворотки, что нежелательно для производства ферментированных добавок. Избыток молочной кислоты приведет к снижению активности бифидобактерий.
Применение магнитного поля в хозяйственной и научной деятельности человека известно давно, но в молочной промышленности оно ассоциируется в основном с техникой безопасности и средствами автоматизации производственных процессов. Влияние же магнитного поля на живые микроорганизмы, биологические жидкости и другие объекты, не проявляющие заметных магнитных свойств, при проведении тех или иных технологических операций, предусмотренных технологией производства молочных продуктов, как правило, не учитывается [156].
На наш взгляд, исследования в области изучения питьевой воды в качестве растворителя или составной части молочных продуктов актуальны. В связи с тем, что в последние годы наблюдается тенденция к увеличению объемов производства рекомбинированных молочных продуктов из сухого молочного сырья, изучение воды в качестве растворителя представляет собой наиболее важное, первоочередное направление.
Именно эту ее способность необходимо изучить более подробно, отказавшись от устоявшегося стереотипа к питьевой воде как к веществу с каким-то постоянным набором качеств, и, как следствие, неизменной растворяющей способностью. Исследование последней в зависимости от состава, кислотности, температуры и ряда других показателей воды, путей ее взаимодействия с растворимыми и нерастворимыми компонентами сухого молочного сырья позволит в дальнейшем улучшить качество продукции, облегчить многие технологические операции.
В производстве рекомбинированных молочных продуктов качество воды играет важную роль, предопределяя в дальнейшем органолептические, физико-химические и микробиологические показатели продуктов. Так, в частности, во да оказывает влияние на такие важные свойства продукта, как термостабильность, образование осадка, вязкость и загустевание в процессе производства и хранения, запах и вкус и т.д.
Несмотря на то, что интерес к количеству и качеству воды сопровождает человечество с давних пор, определение «питьевая вода» со всеми необходимыми требованиями и характеристиками сформировалось и отразилось в официальных документах лишь в последнее время. Оно звучит следующим образом: питьевая вода - это вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека, либо для производства. В России основные нормативные требования к питьевой воде сформулированы во введенных в действие с января 1998 г. Санитарными нормами и правилами.
По мнению экспертов ФАО/ВОЗ, питьевая вода, используемая в различных отраслях пищевой промышленности, должна рассматриваться как отдельный самостоятельный продукт и проходить санитарный контроль вместе с пищевыми продуктами.
В производстве молочных продуктов используется вода, удовлетворяющая требованиям к питьевой воде, для которой существует ограничение по микробиологическим, токсикологическим показателям и по компонентам, ухудшающим ее органолептические свойства. Согласно СанПИН 2.1.2.559-96, общее микробное число, т.е. число микроорганизмов в 1 м воды, не должен быть более 50, бактерии группы кишечной палочки в 100 см3 должны отсутствовать.
Учитывая всё вышеизложенное, нами была предпринята попытка применить электромагнитную обработку продуктов в процессе восстановления молочной сыворотки и установить её влияние на процесс ферментации.
Исследования выполнялись на кафедре технологии молока и молочных продуктов Омского государственного аграрного университета. На рисунке 3.3.1 представлена схема лабораторной экспериментальной установки электромагнитной обработки.
Исследование влияния ССД на качественные показатели и технологические параметры производства мягкого сыра (внесение в сырное зерно)
Следующим этапом экспериментов было исследование возможности внесения ССД в сырное зерно в процессе его формирования. Параметры технологических операций были общими для всех вариантов.
В нормализованное по массовой доле жира молоко, пастеризованное при температуре (85±2) С с выдержкой 15-20 с, охлаждённое до температуры свёртывания (30±2) С вносили бактериальную закваску в количестве 2 % от массы последней, водный раствор хлористого кальция (30 г на 100 л смеси) и сычужный фермент. Осуществляли свёртывание, которое длилось не более 30 мин. Готовый сгусток разрезали. О готовности сгустка судили по его излому и плот 92 ности. Края должны быть острыми, а сгусток плотным. Полученное сырное зерно вымешивали 5-Ю мин. В конце вымешивания проводили отбор сыворотки, после чего добавляли поваренную соль из расчёта получения массовой доли соли в сыре 2 %. После чего добавляли ССД в количестве 5-20 % от массы нормализованной смеси (таблица 4.1.1). Полученную смесь осторожно вымешивали во избежание врабатывания в смесь воздуха и оставляли в покое на 10-15 мин. После чего удаляли остатки сыворотки и приступали к формованию. Формование проводили в перфорированные формы. Далее сырные головки в формах подвергали самопрессованию одновременно с температурной обработкой при 36-40 С в течение 1-3 ч. Затем сыр охлаждали и оставляли для обсушки на (12±1) ч. В начале самопрессования в течение первых (6±1) ч проводили переворачивание сыра в формах для равномерного удаления сыворотки через каждые 25-30 мин самопрессования, а затем через каждые 1,5-2,0 ч до конца самопрессования. К концу самопрессования и обсушки сыр приобретал необходимую форму, а его тесто становилось достаточно монолитным. Далее обсохший сыр направляют на созревание в камеру при температуре 8-Ю С и относительной влажности воздуха 85 %.
Поскольку различия с первой схемой экспериментов заключаются в моменте внесения ССД, соответственно, исследования проводили после этой операции.
Данные, приведенные в таблице 4.2.1, свидетельствуют о снижении активной кислотности сгустка в опытных вариантах. Значительно увеличился осадок в виде сырной пыли и массовая доля сухих веществ в выделившейся сыворотке (коэффициент корреляции г = 0,93). Максимальный выход сыра при минимальных затратах смеси (7,1 кг) наблюдается в опыте 1. Качественные показатели ни одного из опытных вариантов не были выше контрольного.
На рисунке 4.2.1 представлены данные исследования использования сухих веществ композиций. Для определения эффективности использования сухих веществ смеси изучали массовую долю сухих веществ в полученном сырном зерне после добавления ССД и выдержки.
Как видно из данных рисунка 4.2.1 ни один из опытных вариантов не превысил показатель степени использования сухих веществ в контроле. Среди опытных вариантов максимальный составил 44,9 % (опыт 1), минимальный 40,7 % (опыт 4).
Аналогично исследованиям, описанным в подразделе 4.1, проведён анализ экспериментальных данных по взаимному влиянию дозы ССД, внесенной в сырное зерно, при его обработке, после отделения сыворотки. Результаты представлены на рисунке 4.2.2. Получено уравнение регрессии второго порядка наиболее адекватно описывающие реальные закономерности:
Yi = 55,412 + 0,453Хз - 1,984Х4 - 0,005Хз2 + 0,05Хг - 0,04 3 4, (4.2.1) При условии, что ССД вносится в сырное зерно: расход сырья на производство 1 кг сыра (Х3) и дозы внесения ССД (Х4) на степень использования сухих веществ (У2) 44 Степень ИСПОЛЬЗО-43 вания сухих ве-42 ществ, % 41 40 39 38 оза внесения ССД, %
Анализ данных, представленных на приведённой выше трёхмерной диаграмме свидетельствует о взаимном влиянии этих факторов: дозы ССД на степень использования сухих веществ и расход сырья на производство 1 кг мягкого сыра, но эффективность его низкая.
Были исследованы органолептические характеристики выработанных сыров. Отличительной особенностью всех опытных сыров была зернистая, творожистая структура. Наиболее близки по качественным показателям к контролю, оказались опыты 1, 2, 3.
Согласно второму этапу экспериментов ССД вносится в сгусток, частично отделивший сыворотку, и после 10-15 мин выдержки направляется на формование. В связи с этим продолжительность обработки сырной массы увеличивается с учётом длительности параметра - время выдержки. Общее время обработки сырной массы представлено на рисунке 4.2.3.
Анализ экспериментальных данных показывает, что во всех вариантах увеличилось время обработки сырной массы. Чем больше добавляли в сгусток ССД, тем длительнее был этот процесс.
На рисунке 4.2.4 представлен результат исследования динамики микробиологических процессов происходящих в опытных сырах во время термической обработки в момент самопрессования.
Из данных рисунка 4.2.4 видно, что наиболее энергичный рост микрофлоры наблюдался во второй и менее в третий час термической обработки. Все опытные варианты превосходили контроль. Максимальная численность микрофлоры была в опыте 4 (240 млн/г).
Однако излишне активный молочнокислый процесс, происходящий в опытных вариантах в третий час термический обработки вызвал появление в сыре кислого вкуса, который не исчезал во время созревания.
