Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1. Использование масс с пенообразной структурой в производстве кондитерских изделий 6
1.1.1. Теоретические основы производства пенообразных масс 6
1.1.2. Характеристика применяемых пено- и студнеобразователей .16
1.2.Состав и свойства молочной сыворотки и продуктов её переработки 26
1.3.Применение молочной сыворотки и продуктов ее переработки в производстве кондитерских изделий 32
1.4. Заключение по обзору литературы, цель и задачи исследований 38
Глава 2. Методика проведения исследований 41
2.1. Организация экспериментальных работ 41
2.2. Объекты исследований 42
2.3.Методы исследований 43
Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение 46
3.1.Исследование влияния компонентов сбивной массы на пенообразующую способность творожной сыворотки 46
3.2. Разработка рецептуры и выявление основных технологических факторов, влияющих на свойства сбивной массы на основ творожной сыворотки 48
3.3. Изучение влияния основных технологических факторов на свойства сбивного полуфабриката с использованием математического планирования эксперимента 61
3.3.1 Исследование влияния основных технологических факторов на органолептические показатели качества сбивного полуфабриката 63
3.3.2 .Исследование влияния основных технологических факторов на плотность и предельное напряжение сдвига сбивного полуфабриката 71
3.4. Исследование показателей качества концентрированных ягодных сиропов, используемых при изготовлении сбивного полуфабриката 85
3.5. Исследование адгезионных свойств сбивного полуфабриката на основе творожной сыворотки 89
3.6. Исследование влияния технологических параметров на качество сбивного полуфабриката на основе творожной сыворотки 93
3.7. Исследование влияния мелкодисперсных добавок на свойства сбивного полуфабриката на основе творожной сыворотки 96
Глава 4. Практическая реализация результатов исследования 101
4.1 .Технология и рецептура сбивного полуфабриката на основе творожной сыворотки 101
4.2. Пищевая и энергетическая ценность сбивного полуфабриката 104
4.3. Исследование изменения органолептических, физико-химических и микробиологических показателей качества сбивного полуфабриката в процессе хранения 107
4.4. Расчет ожидаемой экономической эффективности производства сбивного полуфабриката на основе творожной сыворотки. 111
Выводы 114
Список использованных источников 118
Приложения 132
- Характеристика применяемых пено- и студнеобразователей
- Разработка рецептуры и выявление основных технологических факторов, влияющих на свойства сбивной массы на основ творожной сыворотки
- Исследование показателей качества концентрированных ягодных сиропов, используемых при изготовлении сбивного полуфабриката
- Исследование изменения органолептических, физико-химических и микробиологических показателей качества сбивного полуфабриката в процессе хранения
Характеристика применяемых пено- и студнеобразователей
К традиционным пенообразователям относятся те, которые в природе встречаются в естественном виде и без дополнительной обработки обладают пенообразующей способностью. В качестве пенообразователя обычно используют белок куриных яиц в свежем, замороженном высушенном или законсервированном виде.
Яичный белок широко применяют в производстве пастилы, зефира, сбивных конфетных масс, отделочных полуфабрикатов для тортов, пирожных и других изделий.
Главной составной частью протеинов белка куриных яиц является овальбумин (около 50%). Кроме того в состав протеинов белка входят овомуцин, кональбумин, овомукоид, овоглобулин. Считают, что все эти протеины участвуют в пенообразовании.
Пенообразующая способность яичных белков может значительно изменяться в зависимости от различных факторов, прежде всего от свойств сырья. Пенообразующая способность значительно снижается, если к белку примешаны жиры, например, внесенные с желтком или другие пеногасители.
Присутствие солей щелочноземельных металлов (кальция, магния) снижает действие пенообразователей, поэтому белок известкованных яиц обладает пониженной пенообразующей способностью.
В России и ряде западно-европейских стран сухой яичный белок вырабатывается в виде порошка белого цвета. В Китае вырабатывают сухой яичный белок, имеющий вид стекловидной крошки желтого цвета. В целях повышения пенообразующей способности этот белок до сушки подвергается ферментативному гидролизу [40, 54].
Для получения пенообразных масс в качестве стабилизаторов пены помимо яичных белков используют молочно-белковые пенообразователи ВНИМИ и голландской фирмы «Хайфоама».
Во ВНИМИ на базе молочного белка разработаны новые пенообразователи, которые получают ферментативным гидролизом казеина и осаждением хлоридом кальция.
Полученные гидролизаты молочного белка содержат в разных соотношениях остаточный казеин, промежуточные продукты распада -растворимым белковый и небелковый азот, то есть азот мелких пептидных молекул аминокислот. Пенообразователи «Хайфоамы» также являются продуктами гидролиза казеина в отдельных видах с добавлениям глютенина, карбоксиметилцеллюлозы.
Молочные пенообразователи как отечественного, так и голландского производства обладают характерным горьким вкусом, который при дозировках, применяемых в пищевой промышленности, не ощущается [24, 41, 183, 187].
В производстве кондитерских изделий вместо водных растворов используют сахарные, сахаро-паточные сиропы и яблочно-сахарную смесь. В сахарном и сахаро-паточном сиропах (с концентрацией сахара 60%) устойчивая пена образуется при использовании пенообразователей «Хайфоама», яичного белка, ВНИМИ 4Д, ЗШ, ЗД, 2Д, обработанных ферментом панкреатином. В яблочно-сахарной смеси лучшие результаты получены при использовании китайского яичного белка, удовлетворительные - при добавлении пенообразователей ВНИМИ ІД, 2Д, 4Д, ЗШ [15, 40, 53].
Пенообразующая способность белковых препаратов с увеличением их концентрации повышается. Однако оптимальная, так называемая критическая, концентрация мицеллообразования для белковых пенообразователей еще не установлена. При получении пастильной массы свежий яичный белок добавляют в количестве 1,5% массы рецептурной сахарно-яблочной смеси [54].
Как отмечалось выше, максимальная пенообразующая способность белков проявляется в изоэлектрической точке, которая достигается в слабокислых средах. При изготовлении пастильных масс величина рН колеблется в пределах 3,2-3,8. В таких сильнокислых средах пенообразующая способность молочных белков резко снижается, поэтому они используются лишь при изготовлении некоторых сбивных конфетных масс [54, 122, 124].
Пока точно не установлено влияние сахара на пенообразующую способность белковых растворов. Его роль может быть двоякой. Как известно, сахар повышает поверхностное натяжение водных растворов и, следовательно, затрудняет их пенообразование. С другой стороны, с повышением концентрации сахара увеличивается вязкость жидкости в пленках пены, что замедляет их разрушение и повышает стабильность пен. Какой из этих факторов будет преобладать, во многом зависит от температуры, так как с повышением температуры уменьшаются поверхностное натяжение и вязкость растворов [53].
Исследованиями пенообразования белково-сахарных масс при соотношении белка и сахара 1:2 установлено, что продолжительность процесса сбивания и вязкость масс с увеличением доли сахара возрастают, а объемная доля воздушной фазы и размер пузырьков воздуха уменьшаются.
В Польше запатентован способ получения пенообразующего препарата, состоящий в том, что молочную сыворотку стерилизуют, охлаждают и фильтруют, затем добавляют 15-20% крахмала, нагревают до 80-85С 5-Ю минут и высушивают до влажности 5%.
При необходимости полученный молочный пенообразователь восстанавливают водой и взбивают при охлаждении. За счет внесенного крахмала образуемые пены являются достаточно устойчивыми [41].
Перспективным пенообразователем является казеин, обработанный экструзией. Для его получения сухое обезжиренное молоко восстанавливают, подкисляют и обрабатывают экструзией.
Благодаря экструзии можно модифицировать функциональные свойства традиционных пенообразователей. При экструзионной обработке казеина происходит модификация структуры макромолекул и изменение его физико химических, технологических и биологических свойств. При этом казеин переходит в параказеин (продукт можно получить с нормальным и низким содержанием кальция). Отметим, что наибольшую чувствительность к переходу из аморфного в анизотропное состояние проявляет казеинат с низким содержанием кальция (20 мг/г). Обработка экструзией параказеинатов с различным содержанием кальция и кислотного экструдированного казеина приводила к увеличению молекулярной массы и образованию агрегатов с повышенной буферной емкостью, стабилизированных гидрофобными связями, но при этом их биологическая ценность не снижалась. Одновременно происходило увеличение растворимости, водо- и жиропоглощающей способности, пенообразующей и эмульгирующей способности. Благодаря указанным функциональным свойствам на основе экструдированных казеинов можно получать стойкие пенообразные системы, которые будут основой для получения комбинированных сбивных продуктов [24, 44, 45, 68].
Улучшение пенообразующих свойств белков, в том числе сывороточных, возможно только при условии изучении их состава и свойств. В работе [109] исследованы пенообразующие свойства препаратов сывороточных белков молока в зависимости от их компонентного состава, в частности, остаточного содержания липидов и влияния последующего восстановления S-S связей в молекулах белков, приводящего к частичному изменению структуры макроглобул. Выявлены зависимости скорости фильтрации и концентрации белка в фильтрате от содержания жира в исходном растворе, определены оптимальные условия модификации белков. Показано, что модифицированные препараты сывороточных белков обладают повышенной пенообразующей способностью и стабильностью пены по сравнению с яичным белком. Опытные партии препаратов успешно использовали при производстве сбивных продуктов.
В некоторых работах отмечают наличие в изолятах сывороточных белков веществ, обладающих пеногасящими свойствами [179]. Для повышения пенообразующей способности сывороточных белков их удаляют.
В работе [165] сравнивали технологические свойства изолята молочного белка после различных режимов тепловой обработки. Использовали неденатурированный изолят сывороточного белка и казеинат натрия промышленного производства. Выделенные белки растворяли в деионизированной дистиллированной воде и подвергали различным режимам тепловой обработки. Определяли технологические свойства и полученные данные обрабатывали статистически. Результаты проведенных исследований показали, что растворы казеината обладали большей вязкостью, пенообразующей способностью, чем растворы изолята сывороточного белка. Растворы изолята сывороточного белка показали более высокую эмульгирующую способность, чем растворы казеината.
Разработка рецептуры и выявление основных технологических факторов, влияющих на свойства сбивной массы на основ творожной сыворотки
На первом этапе работы для приготовления сбивной машь% использовали следующие компоненты: творожную сыворотку, сахар-песок желатин и крахмал. При выборе компонентов рецептуры ориентировались на использование сырья, обеспечивающего невысокие затраты и, в то же время, позволяющего получить продукт с хорошими органолептическими свойствами.
Применяли пастеризованную творожную сыворотку с показателями качества, представленными в табл. 3.3.
Молочную сыворотку использовали как стабилизирующее и вкусовое вещество, придающее сбивной массе приятный молочный привкус и повышающее её пищевую ценность.
Желатин применяли в качестве пено- и студнеобразователя, способного давать эластичные студни, допускающие сбивание. Использовали желатин марки П-11 с прочностью студня 10%-ой концентрации 11-12Н.
Сахар-песок применяли в качестве вкусового вещества и наполнителя студня, картофельный крахмал - как загуститель.
На данном этапе исследовали влияние соотношения компонентов рецептуры на органолептические свойства сбивной массы. В табл. 3.4. указаны варианты рецептуры сбивной массы.
Сбивную массу готовили следующим образом: желатин замачивали в молочной сыворотке в течение 0,5-1 часа для набухания. К набухшему желатину добавляли сахар-песок, крахмал и нагревали при перемешивании до температуры 70С. Полученную смесь выдерживали не менее трех часов при температуре (6±2)С до застудневания массы. Студнеобразный полуфабрикат сбивали при помощи миксера до получения стойкой однородной пенообразной массы. Продолжительность сбивания составляла 25 - 30 мин.
Лучшими органолептическими показателями характеризовалась сбивная масса, приготовленная по варианту 9 (табл.3.4). Масса имела приятный, умеренно сладкий (без приторности) вкус, равномернопористую консистенцию. В дальнейшей работе этот вариант рецептур сбивной массы был принят как контрольный.
С целью интенсификации процесса пенообразования использовали многокомпонентную смесь поверхностно-активных веществ в водном растворе сахара - «Пасту для сбивания», в дальнейшем для краткости именуемую ПАВ.
Влияние ПАВ на органолептические и физико-химические свойства сбивной массы на основе молочной сыворотки отражено в табл. 3.5; 3.6. ПАВ вносили в количестве 0,25; 0,5; 0.75; 1,0% к сбивной массе.
С увеличением массовой доли ПАВ возрастал удельный объём сбивной массы (рис.3.1) и, соответственно, уменьшалась её плотность. Исследуемая сбивная масса являлась полидисперсной системой (табл. 3.6).
На рис.3.2 представлены интегральные кривые распределения пузырьков воздуха по размерам в сбивной массе с различной массовой долей ПАВ. Из рисунка видно, что с увеличением массовой доли ПАВ дисперсность воздушной фазы повышалась. Так, например, при отсутствии ПАВ (контрольный образец) количество воздушных пузырьков размерами менее 30 мкм составляло 54%; в результате внесения ПАВ этот показатель увеличился и при максимальной дозе ПАВ составил 92%.
Дисперсность воздушной фазы сбивной массы в значительной степени влияла на её вкусовые свойства - с увеличением дисперсности вкус становился более нежным. Однако при увеличении массовой доли ПАВ свыше 0,75% у массы появлялся слабо выраженный неприятный привкус. Количество вносимых ПАВ влияло не только на вкус, но и на другие органолептические показатели сбивной массы. С увеличением количества ПАВ цвет массы изменялся от белого до ярко-белого, консистенция становилась более пышной и мелкопористой, поверхность - более гладкой.
Следует отметить, что исследуемая сбивная масса имела излишне затяжистую, эластичную консистенцию, обусловленную использованием желатина. Структурообразование начиналось практически сразу после окончания сбивания, что затрудняло её формование. С целью придания сбивной массе пластичной и нежной консистенции, а также для улучшения её вкусовых свойств желатин в рецептуре массы частично заменяли яблочным пектином. Рецептура сбивной массы при совместном использовании пектина и желатина приведена в табл. 3.7.
Пектин смешивали с сахаром-песком в соотношении 1:5, добавляли половину рецептурного количества сыворотки (оставшуюся сыворотку использовали для набухания желатина) и оставляли на 0,5-1 ч для набухания. Набухший пектин и желатин смешивали с оставшимся сахаром-песком, крахмалом и затем готовили сбивную массу аналогично рассмотренному ранее способу.
Органолептические и физико-химические показатели качества сбивной массы при различном соотношении студнеобразователей приведены в табл.3.8; 3.9.
Установлено, что с увеличением массовой доли пектина в рецептуре возрастала плотность и уменьшалось предельное напряжение сдвига сбивной массы; дисперсность воздушной фазы несколько понижалась. Эти изменения обусловлены уменьшением массовой доли желатина, который как вещество белковой природы обладает хорошими пенообразующими свойствами. При снижении массовой доли желатина сбивная масса характеризовалась меньшей дисперсностью, а с понижением дисперсности пенообразных масс предельное напряжение сдвига, как известно, уменьшается [40].
Анализ результатов, приведенных на рис.3.3 показал, что добавление ПАВ позволило увеличить дисперсность воздушной сбивной массы, приготовленной с совместным использованием студнеобразователей. Использование ПАВ способствовало получению пышной массы с нежным вкусом.
При соотношении пектин-желатин, равном 1, то есть при замене 50-ти % желатина пектином консистенция сбивной массы становилась более пластичной. При дальнейшем увеличении массовой доли пектина (соотношение пектин-желатин равное 1,7) консистенция массы была излишне мягкой, формоудерживающая способность её ухудшалась, что подтверждается меньшим значением предельного напряжения сдвига (табл. 3.9).
Исследование показателей качества концентрированных ягодных сиропов, используемых при изготовлении сбивного полуфабриката
В настоящее время актуальным является обогащение кондитерских изделий продуктами переработки плодово-ягодного сырья, которое недостаточно используется в рационе питания населения Сибири.
Заготовка плодово-ягодного сырья носит сезонный характер, в связи с чем большое значение имеет разработка и внедрение новых способов его консервирования и переработки. Эффективным способом консервирования свежих плодов и ягод является их замораживание. В замороженных плодах и ягодах происходят некоторые химические изменения: инвертируется сахароза, несколько увеличивается кислотность, уменьшается количество дубильных веществ. Однако эти изменения не приводят к заметному ухудшению качества продукта.
Фирма "Сибирская ягода", используя технологию и оборудование фирмы FATA, внедрила глубокую заморозку широкого ассортимента местного ягодного сырья. По этой технологии ягоды замораживают и хранят при гораздо более низкой температуре, чем температура их замерзания: минус 18С. Глубокое замораживание позволят сохранить ягоды в течение длительного времени при минимальном изменении их натуральных свойств и невысокой себестоимости.
Для замороженных ягод черной смородины, вишни, малины, крыжовника, клубники в цехе фирмы "Сибирская ягода" готовили концентрированные сиропы. Замороженные ягоды размораживали и бланшировали, полученную мезгу прессовали. Отжатый сок процеживали, смешивали с сахаром-песком в соотношении 1:1 и уваривали при атмосферном давлении и температуре 100-114С до массовой доли сухих веществ 69-71%. Концентрированные сиропы имели сладкий вкус с выраженным привкусом и запахом соответствующих ягод. Высокая концентрация сахара оказывает консервирующее действие, поэтому сиропы длительное время хранятся при температуре (20±2)С, не подвергаясь микробиологической порче.
Для того, чтобы обеспечить лучшую сохранность витаминного состава концентрирование ягодных сиропов осущесттвляли также в вакуум-сушильном шкафу при разрежении 600 мм ртутного столба (80 кПа) и температуре 85-90С в течение 20-25 минут.
Результаты исследования физико-химических показателей качества ягод после размораживания и полученных из них сиропов приведены в табл. 3.12; 3.13.
Массовая доля сухих веществ ягод после размораживая была несколько меньше, чем средние значения этого показателя, известные из литературных источников, что объясняется, по-видимому, потерями сока при размораживании.
Массовая доля витамина С и биофлавоноидов в пересчете на рутин в ягодах после размораживания также были меньше средних значений этих показателей, приведенных в литературе. Известно, что хотя замораживание является одним из наиболее щадящих методов по отношению к процессу разрушения витаминов, все же часть их теряется при замораживании, хранении и размораживании. По данным некоторых авторов, потери витамина С составляют от 10 до 30%. Однако при других способах консервирования потери витамина С гораздо больше.
Сопоставление данных, приведенных в табл. 3.12 и 3.13 показывает, что массовая доля витаминов в сиропах значительно меньше чем в замороженных ягодах, используемых для их приготовления. Снижение массовой доли витаминов происходит, во-первых, в результате смешивания сока из ягод с сахаром и, во-вторых, из-за неустойчивости витамина С и биофлавоноидов к термической обработке при доступе кислорода. Полученные данные свидетельствуют, что как витамин С, так и биофлавоноиды лучше сохраняются при получении сиропов под разрежением, очевидно, из-за снижения температуры уваривания.
Массовая доля редуцирующих веществ в сиропах, уваренных при разрежении, была на 1-2% меньше, чем у сиропов, полученных при атмосферном давлении, очевидно, из-за снижения скорости гидролиза сахарозы при более низкой температуре уваривания.
Сиропы, уваренные при разрежении, имели более выраженный вкус, цвет и аромат соответствующих ягод.
По результатам исследований установлено, что уваривание при разрежении способствует получению ягодных сиропов с лучшими органолептическими показателями и большим содержанием витаминов. Использование ягодных сиропов позволяет отказаться от химических красителей и ароматизаторов и повысить пищевую ценность сбивного полуфабриката.
Исследование изменения органолептических, физико-химических и микробиологических показателей качества сбивного полуфабриката в процессе хранения
Сбивной полуфабрикат хранили в течение 7-ми суток при температуре (4±2)С в закрытой упаковке. Органолептические и физико-химические показатели качества полуфабриката контролировали каждые сутки, а микробиологические показатели определяли в первые, вторые, третьи, пятые и седьмые сутки хранения.
Результаты исследования изменения органолептических и физико-химических показателей качества сбивного полуфабриката в процессе хранения приведены в табл. 4.5
Как видно из представленных данных, в течение 3-х суток хранения органолептические показатели качества не изменялись. На 4-5-ые сутки хранения аромат полуфабриката становился менее выраженным и еще более ослабевал на 6-7-ые сутки. Консистенция становилась более плотной. На поверхности полуфабриката после 5-ти суток хранения образовалась плотная корочка. В течение исследуемого периода полуфабрикат сохранял приданную ему форму.
Массовая доля сухих веществ в процессе хранения полуфабриката увеличилась незначительно, следовательно, несмотря на сравнительно высокую влажность полуфабрикат почти не высыхал, возможно, из-за наличия в рецептуре пектина, обладающего влагоудерживающими свойствами. Титруемая кислотность практически не изменялась в процессе хранения.
Увеличение плотности, более значительное после 5-ти суток хранения объясняется, очевидно, диффузией и удалением воздуха из сбивного полуфабриката.
Результаты исследования микробиологических показателей полуфабриката в процессе хранения приведены в табл. 4.6. Для сравнения в качестве контрольного образца использовали отделочный полуфабрикат суфле.
Проведённые исследования показали, что кМАФАМ, а также содержание дрожжей и плесеней более существенно увеличивалось в процессе хранения суфле. Во всех образцах эти показатели не превышали нормативных значений, однако после 7-ми суток хранения по содержанию дрожжей контрольный образец достиг нормативного значения, а исследуемый - приблизился к нему.
Бактерии группы кишечной палочки и коагулазоположительные стафилококки отсутствовали в 0,01 г всех образцов. Сальмонеллы не выявлены в 25г ни водном из образцов.
Выявленную меньшую микробную обсемененность сбивного полуфабриката на основе творожной сыворотки можно объяснять тем, что компоненты их рецептуры проходят термическую обработку. Кроме того, органические кислоты, содержащиеся в сыворотке и сиропе, угнетающе действуют на гнилостные бактерии.
На основании проведенных исследований установлено, что срок хранения сбивного полуфабриката на основе творожной сыворотки при температуре (4±2)С составляет 5 суток.
