Содержание к диссертации
Введение
1 Аспекты производства и потребления сливочного масла и продуктов маслоделия пониженной жирности (аналитический обзор) 14
1.1 Место сливочного масла на рынке жировых продуктов 14
1.2 Классическое и современное представление о составе сливочного масла, его роли в питании и сферах использования 23
1.3 Технология сливочного масла: сырье, методы производства, качество 28
1.4 Классификация современного ассортимента сливочного масла и других продуктов маслоделия 34
1.5 Особенности процесса формирования структуры сливочного масла и других продуктов маслоделия пониженной жирности 42
1.6 Значимость ингредиентов целевого назначения в формировании качества продуктов маслоделия пониженной жирности 53
1.7 Заключение к аналитическому обзору 80
2 Обоснование основных направлений собственных исследований, цели и задачи, научная концепция работы 85
3 Организация и методология исследований: схема эксперимента, объекты и методы, аппаратурное оснащение 91
4 Исследования физико-химических свойств молочно-жировых дисперсий различного состава и особенностей их преобразования в продукты маслоделия пониженной жирности 108
4.1 Изучение особенностей состава и свойств молочно-жировых дисперсий как сырья для изготовления продуктов маслоделия пониженной жирности 108
4.1.1 Состав и свойства сливок с различной массовой долей жира 109
4.1.2 Свойства рекомбинированных сливок с различной массовой долей жира 120
4.1.3 Свойства сливок с повышенным содержанием СОМО 126
4.1.4 Свойства сливок с добавлением стабилизаторов структуры 132
4.2 Исследование особенностей маслообразования и формирования структуры продуктов маслоделия пониженной жирности 145
4.2.1 Особенности маслообразования и формирования структуры при выработке сливочного масла пониженной жирности и масляных паст из молочно-жировых дисперсий с добавлением стабилизаторов структуры 147
4.2.2 Особенности маслообразования и формирования структуры при выработке сливочного масла пониженной жирности и масляных паст из молочно-жировых дисперсий с повышенным содержанием СОМО 168
4.2.3 Особенности формирования структуры при выработке сливочных паст из молочно-жировых дисперсий с повышенным содержанием СОМО 179
5 Изучение роли отдельных компонентов в формировании качества продуктов маслоделия пониженной жирности 187
5.1 Исследование влияния молочных компонентов на формирование качества продуктов маслоделия пониженной жирности 191
5.1.1 Влияние состава и свойств молочно-белковых добавок на формирование органолептических показателей продуктов маслоделия пониженной жирности 191
5.1.2 Использование МБД в составе ароматических молочных добавок для продуктов маслоделия пониженной жирности 195
5.1.3 Использование различных молочно-белковых добавок в качестве стабилизатора структуры продуктов маслоделия пониженной жирности 203
5.1.4 Влияние заквасок различного состава на формирование качества кисло-сливочных продуктов маслоделия пониженной жирности 208
5.2 Исследование влияния вкусовых ингредиентов на формирование органолептических показателей продуктов маслоделия пониженной жирности 219
5.3 Изучение роли пищевых добавок при производстве продуктов маслоделия пониженной жирности 226
5.3.1 Исследования по регулированию цвета продуктов маслоделия пониженной жирности 227
5.3.2 Исследования по регулированию вкуса и запаха продуктов маслоделия пониженной жирности за счет использования ароматизаторов 234
5.3.3 Исследования по регулированию консистенции продуктов маслоделия пониженной жирности за счет использования эмульгаторов и стабилизаторов различного состава 242
5.3.4 Исследования по использованию пищевых добавок для повышения хранимоспособности продуктов маслоделия пониженной жирности 257
5.4 Изучение влияния функциональных ингредиентов на формирование показателей качества и биологическую ценность продуктов маслоделия пониженной жирности 271
6 Разработка технологий продуктов маслоделия пониженной жирности 280
6.1 Разработка технологий сливочного масла пониженной жирности с традиционным вкусвым букетом 284
6.2 Разработка технологий сливочного масла пониженной жирности с вкусовыми компонентами
6.3 Разработка технологии масляных паст 305
6.4 Разработка технологии сливочных паст 311
7 Экономическая эффективность и социальная значимость работы 318
7.1 Оценка пищевой ценности разработанных продуктов маслоделия. 318
7.2 Оценка экономической эффективности разработанных технологий 326
Основные результаты работы и выводы 330
Использованные определения, обозначения и сокращения 333
Список использованной литературы
- Классификация современного ассортимента сливочного масла и других продуктов маслоделия
- Организация и методология исследований: схема эксперимента, объекты и методы, аппаратурное оснащение
- Свойства рекомбинированных сливок с различной массовой долей жира
- Влияние состава и свойств молочно-белковых добавок на формирование органолептических показателей продуктов маслоделия пониженной жирности
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В соответствии с принципами
современной нутрициологии государственная политика Российской Федерации в
области здорового питания строится на необходимости нового подхода к составу,
свойствам, а, следовательно, и к технологиям пищевых продуктов, которые
должны удовлетворять потребности организма человека в основных веществах и
энергии, а также обеспечивать его спектром макро- и микронутриентов,
способствующих профилактике алиментарно-зависимых заболеваний. Согласно
принятых «Основ государственной политики Российской Федерации в области
здорового питания населения на период до 2020 г.» приоритетным является
производство диетических продуктов с умеренной калорийностью, а также
обогащенных, специализированных и функциональных продуктов. Поставленные
задачи применимы и к продуктам маслоделия, тем более что анализ
существующего ассортимента указывает на преобладание производства в нашей
стране высокожирных видов сливочного масла с недостаточным содержанием
биологически активных веществ. В то же время в странах с развитой молочной
промышленностью производство продуктов пониженной жирности со
сбалансированным составом и свойствами активно развивается, достигая в отдельных странах 8-20 % от общего объема производства жировых продуктов.
Актуальность разработки таких продуктов для нашей страны обоснована
также недостаточной обеспеченностью отрасли молоком-сырьем, которая не
позволяет производить сливочное масло в объеме, необходимом для
удовлетворения физиологической нормы его потребления. Низкий уровень
отечественного производства масла обусловливает высокую долю его импорта,
что противоречит принятой «Доктрине продовольственной безопасности
Российской Федерации», положениями которой подчеркивается необходимость
устойчивого развития собственного производства продовольствия, обеспечение
доступности для каждого гражданина пищевых продуктов в объеме и
ассортименте, соответствующих рациональным нормам потребления,
необходимым для активного и здорового образа жизни.
Частично решить вопросы увеличения производства маслодельный продукции в условиях дефицита молока-сырья возможно за счет организации производства новых групп продуктов маслоделия (сливочного масла пониженной жирности, масляных и сливочных паст), соответствующих запросам времени. Создание производства таких продуктов требует проведения комплекса исследований и разработки научного подхода в части моделирования их состава и свойств; выбора рациональных методов производства и оптимизации режимов их изготовления применительно к оборудованию, имеющемуся в арсенале современных предприятий; разработки способов регулирования свойств новых продуктов за счет обоснованного использования различных компонентов, повышающих их пищевую и биологическую ценность; формирования нормативной базы для их промышленного производства.
В связи с этим исследование физико-химических свойств молочно-жировых
дисперсий различного состава, установление общих закономерностей
преобразования их в готовый продукт, подробное изучение влияния отдельных рецептурных компонентов (вкусовых и функциональных ингредиентов, пищевых добавок) на формирование структуры и качество получаемых продуктов и распространение полученных закономерностей на частные технологии является актуальной задачей, решение которой позволит дополнить и расширить теорию маслообразования и формирования структуры жировых продуктов, включив в нее новое направление производства продуктов маслоделия пониженной жирности, имеющее большое значение для повышения эффективности маслодельной отрасли и удовлетворения разнообразных запросов современного потребителя.
Степень разработанности темы. Проблеме производства сливочного масла и других продуктов маслоделия посвящены фундаментальные и прикладные научные труды отечественных и зарубежных ученых: Ф.А. Вышемирского, Г.В. Твердохлеб, А.Д. Грищенко, А.П. Белоусова, С.С. Гуляева-Зайцева, Д.В. Качераускиса, Г.А. Ересько, Т.А. Рашевской, Л.В. Терещук, Л.В. Голубевой, Н.Г. Красули, Г.П. Терешина, В.М. Вергелесова, В.А. Червецова, P. Moran, E. Mann, R. Robinson, H. Glaeser и др. Результаты их исследований нашли отражение в разработанных ранее отдельных технологиях продуктов маслоделия. Вместе с тем, учитывая обстоятельства времени, для успешного развития вопроса необходим глубокий анализ имеющихся данных и их систематизация, продолжение комплекса исследований в соответствии с требованиями концепции здорового питания и с учетом современных возможностей.
Целью диссертационной работы является исследование закономерностей процесса маслообразования, формирования структуры и качества продуктов маслоделия пониженной жирности и разработка научно обоснованных технологий их производства.
Научная концепция построена на предположении, что создание новых технологий продуктов маслоделия пониженной жирности широкого ассортимента с заданным составом и свойствами можно обеспечить за счет рационального сочетания приемов направленного регулирования состава и свойств исходного сырья, оптимизации соотношения основных рецептурных компонентов и управления процессом формирования структуры и качества продуктов при их изготовлении.
Для реализации научной концепции и достижения поставленной цели определены следующие основные задачи исследований:
- изучить физико-химические свойства молочно-жировых дисперсий
различного состава как основы для производства продуктов маслоделия
пониженной жирности;
исследовать особенности процесса маслообразования и формирования структуры продуктов маслоделия пониженной жирности при использовании молочно-жировых дисперсий различного состава;
сформулировать условия получения продуктов маслоделия пониженной жирности с типом структуры, адекватным сливочному маслу традиционного состава;
- обосновать условия получения пастообразных продуктов маслоделия
пониженной жирности с устойчивым типом структуры;
исследовать влияние ингредиентов целевого назначения на устойчивость процесса маслообразования и формирование потребительских показателей, пищевую и биологическую ценность продуктов маслоделия пониженной жирности;
обобщить результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований и разработать на их основе принципиальные технологические схемы производства новых групп продуктов маслоделия - сливочного масла пониженной жирности, масляных и сливочных паст;
- разработать частные технологии новых видов продуктов маслоделия
пониженной жирности широкого ассортимента, нормативную и техническую
документацию на их производство с применением существующего на
молокоперерабатывающих предприятиях современного оборудования;
- оптимизировать технологические режимы производства сливочного масла
пониженной жирности, масляных и сливочных паст различного состава,
обосновать оптимальные условия их фасования, хранения и реализации,
обеспечивающие сохранность их качества;
- описать особенности состава, структуры и свойств, органолептические
показатели, качество, пищевую и биологическую ценность новых продуктов
маслоделия и сферы их потребления;
- внедрить разработанные технологии продуктов маслоделия на
молокоперерабатывающих предприятиях отрасли.
Научная новизна работы:
- сформулированы требования к составу и свойствам новых ассортиментных
групп продуктов маслоделия - сливочного масла пониженной жирности,
масляных и сливочных паст с вкусовым букетом сладко- и кисло-сливочного
масла, а также с вкусовыми компонентами;
- установлены закономерности изменения основных физико-химических
показателей молочно-жировых дисперсий различного состава и оценена их
потенциальная способность к преобразованию в продукт с обратным типом дисперсии;
- описан механизм процесса маслообразования и формирования микро и
макроструктуры при выработке сливочного масла пониженной жирности,
масляных и сливочных паст из сливок и молочно-жировых дисперсий различной
жирности с добавлением молочно-белковых добавок и стабилизаторов структуры;
получены математические модели направленного изменения свойств молочно-жировых дисперсий пониженной жирности в зависимости от дозы внесения улучшителей консистенции, определен перечень взаимозаменяемых добавок, обеспечивающих гарантию качества получаемых продуктов;
обоснована научная база развития технологии продуктов маслоделия пониженной жирности с вкусовыми компонентами десертного и закусочного назначения, а также с функциональными компонентами, в т.ч. пищевыми волокнами, заквасочной микрофлорой;
- установлены основные закономерности формирования потребительских,
структурно-механических и реологических показателей продуктов маслоделия
пониженной жирности в зависимости от их состава, методов и режимов изготовления;
- обоснована необходимость и эффективность применения в составе
продуктов маслоделия пониженной жирности отдельных групп пищевых добавок
(натуральных красителей и ароматических добавок, стабилизаторов структуры, консервирующих веществ), улучшающих выраженность их вкуса, запаха и цвета и обеспечивающих повышение их хранимоспособности;
- установлена пищевая и биологическая ценность продуктов маслоделия
пониженной жирности, обоснованы их сроки годности, обеспечивающие
сохранность качества и безопасности.
Новизна технических решений подтверждена пятью патентами РФ на способы производства сливочного масла пониженной жирности и его аналогов.
Теоретическая и практическая значимость работы:
- разработаны новые группы продуктов маслоделия - масло сливочное
пониженной жирности, масляные и сливочные пасты, характеризующиеся
повышенной пищевой и биологической ценностью, изготовляемые по
ресурсосберегающим технологиям;
- сформулированы общие требования к этим группам продуктов и
отдельным его разновидностям, которые включены в ГОСТ Р 52253-2004 «Масло
паста масляная из коровьего молока. Общие технические условия» и учтены при
разработке национальных и межгосударственных стандартов на сливочное масло
и масло с вкусовыми компонентами, а также технических условий на 8 продуктов
маслоделия пониженной жирности;
- разработаны технологии и утверждены типовые технологические
инструкции по производству сладко-сливочного масла пониженной жирности
«Чайное», «Закусочное», «Медовое» и «Деликатесное»; ТИ ТУ на масло сладко-
сливочное «Чистое поле», «Эдельвейс», масло кисло-сливочное «На здоровье»,
масляные пасты «Масляна» и «Новые традиции», сливочные пасты (кисло-
сливочные, десертного и закусочного назначения).
Разработанные технологии позволяют увеличить объем продукции из
имеющихся ресурсов молока-сырья, снизить себестоимость маслодельного
производства, расширить ассортимент и более полно удовлетворить
разнообразные запросы потребителей в продуктах бутербродного назначения.
Отдельные виды продуктов и комплекс их инновационных и ресурсосберегающих технологий отмечены наградами Всероссийских конкурсов, проведенных Министерством сельского хозяйства РФ в рамках промышленной выставки-ярмарки «РосАгро» и «Золотая осень».
Разработанные технологии включены в программу курсов повышения квалификации по технологии продуктов маслоделия, регулярно проводимых ФГБНУ ВНИИМС для работников предприятий молочной отрасли.
Методология и методы исследований. Методология работы построена на последовательном выполнении следующих этапов: формулирование проблемы, темы и цели работы, анализ научно-технической и патентной информации по теме исследований, формулирование рабочей гипотезы и определение задач исследований, разработка научной концепции реализации рабочей гипотезы, проведение исследований с применением общепринятых стандартизованных и оригинальных методов оценки качества сырья и готовых продуктов, математическая обработка экспериментальных данных и результатов, оценка возможных научных и практических стратегий, апробация и внедрение предложенных решений.
Степень достоверности и апробация работы. Научные положения,
решения, выводы и рекомендации основаны на сформулированной в работе
научной концепции, анализе теоретических и практических аспектов изучаемой
проблемы, подтверждаются значительным объемом проведенных
экспериментальных работ с использованием современных методов исследований и статистической обработки результатов измерений, согласованностью результатов исследований с современными тенденциями в пищевой технологии и положениями науки о питании, апробацией работы в производстве и результатами ее практического внедрения.
Результаты исследований доложены, обсуждены и получили одобрение на международных и всероссийских форумах, научно-практических конференциях и семинарах, проводимых в различных регионах РФ и за рубежом в разные годы: Адлер (2008, 2012); Барнаул (2012); Волгоград (2005, 2006, 2008, 2010); Вологда (2001, 2004, 2007); Истра (1996); Каунас (2007); Кемерово (1997); Киев (2011, 2012); Москва (1999, 2000, 2002, 2004, 2006-2013); Минск (1996); Омск (2016); Санкт-Петербург (2001); Саратов (1996);Ставрополь (1996); Углич (1996-2016); Ульяновск (2005);Уфа (2000).
Личное участие автора. Работа выполнялась в ФГБНУ ВНИИМС лично
автором и/или при его непосредственном участии на всех этапах работы,
проведенной в соответствии со следующими тематическими заданиями и
программами фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по
научному обеспечению развития АПК: 01.02.01 «Научные основы безотходных,
ресурсосберегающих технологий и технических средств хранения, производства,
транспортирования сельхозпродукции и создания биологически полноценных
продуктов питания для детерминированных групп населения»; 09.01.01
«Разработать показатели качества сельскохозяйственной продукции
растительного и животного происхождения, используемые для прогноза способов
ее хранения с минимальными потерями»; 09.01.02 «Разработать качественные и
количественные модели направленного изменения технологических и
трофологических свойств сельскохозяйственного сырья за счет воздействия физических, химических и биологических факторов»; 10.03.01 «Разработать высокоэффективные технологии пищевых продуктов общего назначения с учетом региональных и демографических особенностей».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 163 печатные работы, в т.ч. 1 монография, 34 статьи в периодических изданиях, рекомендованных ВАК Министерством образования и науки РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 7 глав, выводов, списка использованных источников из 348 наименований и 30 приложений. Основное содержание работы изложено на 334 страницах, включает 42 таблицы и 49 рисунков.
Классификация современного ассортимента сливочного масла и других продуктов маслоделия
Поэтому для приготовления пищи наиболее часто применяется другой жировой концентрат - растительное масло, которое является широко распространенным и относительно более дешевым. Оно используется ежедневно большей частью населения и содержит в своем составе 99 % липидов, преимущественно состоящих из моно- и полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК). Растительное масло содержит также природные антиоксиданты в виде токоферолов и др. полезные микрокомпоненты [32, 153]. Благодаря полезным свойствам его используют не только для приготовления пищи, но и применяют в натуральном виде (для заправки салатов и др. блюд).
Растительное масло с учетом большого разнообразия сырьевых источников различаетсяся жирнокислотным составом. Наиболее ценными, с точки зрения питания, являются: оливковое, горчичное, рапсовое, льняное, соевое, рыжиковое и др. масла, богатые полиненасыщенными жирными кислотами, в т.ч. незаменимыми [142]. Вместе с тем, вследствие высокой степени ненасыщенности растительные масла легко окисляются, поэтому для сохранения их свойств применяют различные современные способы их промышленной обработки, которые позволяют производить очистку от нежировых примесей, удалять свободные жирные кислоты, одорирующие вещества, изменять их физическое состояние (посредством модификации с использованием переэтерификации, гидрогенизации, фракционирования) [184].
Широкое производство модифицированных растительных масел и их композиций стало мощным толчком для развития производства спредов – жировых продуктов с комбинированным составом [69]. По данным Росстата динамика производства спредов в последние годы имеет положительный тренд, а в некоторые периоды отмечено даже превышение их объемов производства по сравнению со сливочным маслом [84, 173, 223]. Спреды применяются как в натуральном виде (для приготовления бутербродов), так и для кондитерских целей (жарения, изготовления кремов, выпечных изделий). В ассортименте спредов в настоящее время преобладают высокожирные и среднежирные растительно-сливочные спреды, их суммарная доля составляет 63,1 %, хотя научно доказано, что более сбалансированными по составу и свойствам являются сливочно-растительные спреды (с соотношением молочного жира к растительному 60:40 – 50:50) [45]. Стремление производителей удешевить продукт приводит к увеличению доли растительно-сливочных и растительно-жировых спредов, которые уступают по качеству сливочно-растильным, поэтому многие потребители с некоторым недоверием относятся к спредам. Однако с точки зрения создания новых жировых продуктов функциональной направленности с заданными составом и свойствами спреды являются перспективными продуктами. Именно так относятся к ним во многих европейских странах, где в рационы питания практически всех категорий потребителей включены преимущественно среднежирные и низкожирные спреды. Они воспринимаются как полезные продукты со сбалансированным жирнокислотным составом, умеренной килорийностью, с пониженным содержанием холестерина, насыщенных жирных кислот и трансизомеров жирных кислот. Изготавливаются такие спреды с использованием высококачественных жировых композиций в рациональном соотношении с молочным жиром, пищевых и вкусовых ингредиентов, обеспечивающих им привлекательные внешний вид, вкус и запах, хорошую пластичность [45, 63, 224].
Маргарины, в отличие от спредов, кроме растительных жиров могут содержать и обработанные животные жиры (саломасы), рыбные жиры, жиры морских млекопитающих или их композиции. Доля липидов, включающих насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, в готовом продукте составляет не менее 39 % [82]. Нежировая их часть чаще содержит безмолочную плазму, представляющую собой раствор смеси необходимых пищевых добавок. Маргарины представляют собой более дешевую, в сравнении со сливочным маслом и спредами, категорию жировых продуктов. В целом потребление маргарина в России в 3 раза меньше, чем сливочного масла [309], что, по-видимому, обусловлено менее привлекательными органолептическими свойствами и большей направленностью его использования для кулинарных целей [45]. Вместе с тем, по современным статистическим данным, в семьях с низким доходом доля маргаринов от всего объема потребляемых намазываемых жировых продуктов составляет 44 %, по сравнению с 38 %, приходящихся на долю сливочного масла.
Особое место среди жировых продуктов занимает сливочное масло. В классическом понимании – это концентрат молочного жира и поставщик в организм человека калорий, используемых для физических и умственных затрат. В современном понимании оно представляет собой эмульсионный продукт, содержащий триглицериды, в состав которых входят насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, а также значительное количество жизненно важных минорных соединений (фосфолипидов, витамина А и -каротина, микро-и макроэлементов). Молочный жир, имея низкую температуру плавления, характеризуется высокой степенью усвояемости (97-98 %). Нежировая фаза сливочного масла, мелко диспергированная в его жировой части, содержит белки, углеводы, минеральные компоненты, которые повышают биологическую ценность продукта. Сочетание жировой фазы и молочной плазмы формирует привлекательный внешний вид и вкусовые характеристики сливочного масла. Благодаря своим свойствам и вкусовым достоинствам оно хорошо сочетается практически с любыми продуктами питания и признано всеми категориями потребителя. Его уникальные характеристики предопределяют большую предпочтительность использования в натуральном виде (для приготовления бутербродов, заправки различных блюд и гарниров и т.д.) [45, 50].
Организация и методология исследований: схема эксперимента, объекты и методы, аппаратурное оснащение
В нашей стране наиболее часто используемыми вкусовыми компонентами для десертной группы жировых продуктов являются какао-порошок и сахар, которые применяются при выработке сливочного масла «Шоколадного» и «Десертного», а также десертных спредов [236, 279, 280].
Какао-порошок получают из какао-бобов, имеющих высокую пищевую ценность, предопределяемую наличием в них жиров (51-56 %), белков (10-12 %), сахаров (1-2 %), крахмалов (7-10 %), дубильных веществ (4-7 %), клетчатки (8-10 %), органических кислот (1-2 %), биологически активных компонентов (теобромина, кофеина, фенилэтиламин, серотонин и др.) [99, 122, 302]. Последние стимулируют сердечную деятельность, понижают кровяное давление, способствуют улучшению настроения, повышению сопротивляемости организма усталости, стимулируют умственную и психическую деятельность, особенно внимание. После обжарки и измельчения какао-бобов, а также последующего частичного удаления масла-какао путем гидравлического прессования до уровня 10-24 % концентрация этих компонентов увеличивается.
Натуральный мед как вкусовый компонент давно появился в рецептурах сливочного масла [227]. Традиционный продукт с его применением содержал жира 52 %, а меда - 30 %. Высокое содержание меда в масле делало его достаточно дорогостоящим продуктом, что ограничивало производство такого масла. Вместе с тем, как вкусовая добавка мед остается привлекательным, поскольку содержит
В нем в среднем присутствует 44,3 % глюкозы, 41,2 % фруктозы, 2,2 % сахарозы, 2,6 % минеральных компонентов, включая азотистые вещества, кислоты, витамины и др. [122, 144, 302]. В меде обнаружено около 40 микро- и макроэлементов, способствующих поддержанию оптимального осмотического давления в клетках при обмене веществ, участвующих в построении опорных тканей скелета, образовании пищеварительных соков, гормонов, и входящих в состав важных ферментов и витаминов. Мед содержит большое количество ароматических веществ, которые улучшают вкусовые качества различных продуктов при включении меда в их состав. Обладая антибактериальными, противовоспалительными и другими свойствами, мед привносит эти свойства в продукт, изготовляемый с его использованием.
Цикорий, как компонент продуктов маслоделия с вкусовыми наполнителями, интересен тем, что в его состав входит инулин – полисахарид, который широко применяется в питании диабетиков как заменитель крахмала и сахара. В корне цикория содержится 60 % (на сухой вес) инулина, а в пик сезона – до 75 %. Инулин благотворно действует на бифидобактерии, обитающие в кишечнике человека. Корни цикория содержат до 15 % сахаров, горькие и смолистые вещества, дубильные вещества, органические кислоты, гликозид интибин, витамины группы В (B1, B2, B3), С, каротин и микроэлементы (К, Na, Ca, Mg, Fe, Р и др.). Полезные свойства цикория обусловливаются его противомикробными и вяжущими свойствами. Он усиливает аппетит, улучшает пищеварение, успокаивает нервную систему, помогает работе сердца, обладает общеукрепляющими свойствами [154]. При производстве продуктов маслоделия цикорий используется в виде растворимого концентрата. Технология масла массовой долей жира 52 % и 57 % с применением цикория разработана ВНИИМС [138, 236]. Улучшая пищевую и биологическую ценность масла, цикорий одновременно придает ему своеобразный вкус (слегка сладковатый с легкой горчинкой) и кремовый цвет.
Кофе в составе сливочного масла и других продуктов маслоделия придает готовому продукту оригинальный вкус и аромат, обогащая биологически активными компонентами наполнителя. К таковым относятся: алкалоиды, белки, фенольные соединения, моно- и дисахара, липиды, органические кислоты, аминокислоты, минеральные элементы и ряд других веществ. Основные алкалоиды кофе – кофеин и тригонелин, которые обусловливают его взбадривающее действие на организм и восхитительный аромат. Содержащиеся в кофе органические кислоты и дубильные вещества улучшают пищеварение. Фенольные соединения наделили кофе антисептическим эффектом. Витамин РР, содержащийся в нем, полезен сосудам. Благотворное влияние кофе оказывает при гипотонии, усталости и депрессии, при упадке деятельности сердца [121]. Согласно рецептурам продуктов маслоделия, разработанных ВНИИМС, кофе может вноситься в виде водной вытяжки из натурального молотого кофе либо в виде растворимого кофе [236]. Доза внесения сухих веществ кофе составляет, как правило, не более 0,4 %. В сочетании с сахарозой он обеспечивает хорошо выраженный вкус продукта.
Современные технологии производства продуктов маслоделия позволяют использовать в качестве вкусовых ингредиентов фруктовые и ягодные наполнители. Их изготовляют с различными органолептическими и физико-химическими показателями, с высокой степенью термостабильности – от минус 20 С до 220 С. В основу технологии фруктово-ягодных наполнителей положено выпаривание фруктового или ягодного пюре под вакуумом при температуре ниже 100 С, что при длительной обработке позволяет максимально сохранить питательные вещества и цвет исходного продукта. Затем сгущенное пюре проходит стадию гомогенизации для получения однородной консистенции. В некоторые наполнители после гомогенизации дополнительно включают измельченные в виде мелких кусочков натуральные фрукты и ягоды. В среднем содержание сухих веществ фруктово-ягодного компонента в наполнителе колеблется от 35 % до 45 % при общей массовой доле сухих веществ до 65 %. Кроме основного компонента он может содержать сахарозу, стабилизаторы и отдельные частички фруктов или ягод.
Свойства рекомбинированных сливок с различной массовой долей жира
В задачи исследований второго этапа работы входило: выявить и описать особенности состава, свойств и особенностей вкусового букета молочно-жировых дисперсий (МЖД) различного состава в сравнении с высокожирными сливками, используемыми в качестве сырья для выработки сливочного масла традиционного состава; провести оценку потенциальной возможности МЖД к преобразованию в продукт с характерным для масла типом структуры; определить условия формирования устойчивой структуры продукта в зависимости от его состава и схемы производства.
Объектом исследований на данном этапе работы были МЖД различного состава, являющиеся основой для производства продуктов маслоделия пониженной жирности, в т.ч. сливки м.д.ж. от 30,0 до 82,5 %; рекомбинированные МЖД 50,0-70,0 % жирности; сливки с добавлением молочно-белковых концентратов с массовыми долями жира и СОМО от 35,0 до 55,0 % и 5,0 до 20,0 %, соответственно; сливки м.д.ж. от 50,0 до 70,0 % с добавлением стабилизаторов структуры.
Предметом исследования являлись состав сливок и МЖД, органолептические показатели, физико-химические свойства и способность их преобразовываться в продукт с характерным для масла типом структуры, а также процесс формирования структуры продуктов маслоделия пониженной жирности при использовании различных схем производства. Результаты исследований изложены в главе 4. Третий этап. Изучение роли отдельных компонентов в формировании структуры и качества продуктов маслоделия пониженной жирности.
На третьем этапе работы в задачи исследований входило: проведение оценки свойств используемых рецептурных компонентов, выявление и описание их влияния на формирование показателей качества продуктов маслоделия пониженной жирности, обоснование оптимальных доз их внесения, обеспечивающих хорошие показатели качества готовых продуктов. Объектом исследований на данном этапе работы были молочно-белковые и пищевые добавки, вкусовые и функциональные компоненты, модельные молочно-жировые дисперсии различного состава м.д.ж. от 30,0 % до 65,0 %, продукты маслоделия пониженной жирности, изготовленные с использованием следующих ингредиентов: - молочно-белковых концентратов, полученных на основе молока и сыворотки с применением различных методов обработки; - вкусовых ингредиентов - десертного назначения (сахароза, ее заменители, мед, какао, цикорий, кофе, фруктовые и ягодные наполнители); закусочного назначения (поваренная соль, овощные добавки и зелень и др.) по отдельности или в сочетании между собой; - заквасок различного состава; - вкусо-ароматических добавок на основе молочного сырья и ароматизаторов; - пищевых добавок - стабилизаторов различного состава и эмульгаторов на основе моно- и диглицеридов жирных кислот и лецитина; красителей на основе р-каротина и др. ингредиентов; консервантов (бензойная и сорбиновая кислоты и их соли); - пищевых функциональных ингредиентов - жирорастворимых витаминов, пищевых волокон, лактулозы и др.
Предметом исследования являлись состав и физико-химические свойства используемых компонентов; органолептические и физико-химические показатели модельных смесей различного состава с их использованием; процесс формирования показателей качества готовых продуктов пониженной жирности при применении указанных компонентов. Результаты исследований изложены в главе 5. Четвертый этап. Формулирование общих технологических принципов производства продуктов маслоделия пониженной жирности и разработка частных технологий.
Задачи исследований четвертого этапа работы включали: разработку операционных и аппаратурно-технологических схем производства продуктов маслоделия пониженной жирности; оптимизацию параметров производства продуктов конкретного состава в исследуемом диапазоне жирности; обоснование условий их хранения, обеспечивающих сохранность качества продуктов в течение рационального периода; разработку нормативных и технических документов на производство широкого ассортимента сливочного масла пониженной жирности, масляных и сливочных паст. Объектом исследований на данном этапе работы был технологический процесс производства сливочного масла пониженной жирности, масляных и сливочных паст.
Предметом исследования являлись физико-химические процессы, лежащие в основе формирования структуры и качества свежевыработанных продуктов и физико-химические, биохимические и микробиологические процессы при их хранении.
При проведении экспериментальных выработок сливочного масла пониженной жирности и масляных паст использовали лабораторные и пилотные установки с маслообразователями цилиндрического типа производительностью от 2 до 20 кг/ч. Охлаждение продукта осуществлялось рассолом и ледяной водой, интенсивность механической обработки варьировалась посредством изменения подачи МЖД в аппарат. Условия термомеханической обработки продукта были приближены к промышленным маслообразователям аналогичного типа. Для снятия динамики процесса маслообразования отдельные установки были оснащены автоматизированной системой регистрации и регулирования параметров, разработанной специально для этих целей.
Для выработки сливочных паст применяли также аппараты типа «Штефан» рабочей емкостью от 3 до 50 кг с косвенным нагревом и инжекцией пара в обрабатываемый продукт. Механическое воздействие на продукт при этом варьировалась изменением частоты вращения мешалки. Часть экспериментальных выработок паст проводилась с использованием диспергатора и гомогенизатора, интенсивность обработки в которых регулировалась производительностью, продолжительностью обработки, температурой и давлением гомогенизации.
Влияние состава и свойств молочно-белковых добавок на формирование органолептических показателей продуктов маслоделия пониженной жирности
На примере сливок различной жирности, полученных из одного и того же сырья и пастеризованных при одной и той же температуре (85 оС с выдержкой 15 мин), можно проследить тенденции в изменении содержания некоторых летучих ВАВ (Приложение Б). При снижении массовой доли жира в сливках наблюдается тенденция к снижению масляной кислоты, метанола, гексанола-1, бутаналя и пропаналя при одновременном увеличении содержания уксусной кислоты, пропанола-1, бутеналя-2. Несмотря на количественные изменения в составе летучих спиртов, альдегидов и кетонов, суммарное количество летучих и нелетучих карбонильных соединений, как видно из данных Приложения Г в сливках пониженной жирности меньше, а сульфгидрильных соединений больше, чем в высокожирных сливках. Это подтверждает меньшую выраженность сливочного вкуса и большую выраженность привкуса пастеризации в них.
На основании полученных данных можно заключить, что при изменении соотношения Ж/СОМО в сливках происходят существенные изменения физико-химических и органолептических показателей, заключающиеся в повышении содержания эмульгированного жира, снижении вязкости и способности к преобразованию в масло, а также в изменении выраженности сливочного вкуса и запаха. В связи с этим в процессе выработки сливочного масла и продуктов маслоделия пониженной жирности потребуется регулирование этих свойств в необходимом направлении.
С учетом уменьшения способности к разрушению сливок по мере снижения массовой доли жира в них и снижении влагоудерживающей способности системы, целесообразным для регулирования этих свойств сливок в определенных диапазонах жирности может быть использование молочно-белковых добавок и стабилизаторов структуры. МБД одновременно могут влиять и на выраженность вкуса и запаха продукта, что представляет интерес для настоящих исследований.
Свойства рекомбинированных сливок, представляющих собой МЖД различной жирности11 (в диапазоне от 50 до 70 %), полученные на основе молочного жира и восстановленного обезжиренного молока, в сравнении со сливками аналогичной жирности, полученными сепарированием, приведены в таблице 4.4.
Оценивая эти МЖД, важно обратить внимание на те их свойства, которые предопределяют устойчивость процесса маслообразования и качество получаемого из них готового продукта. Наиболее важным из них является состояние жировой эмульсии. При выработке сливочного масла методом ПВЖС с использованием рекомбинированной МЖД технологический процесс базируется на получении промежуточной эмульсии молочного жира в плазме, имеющей относительную устойчивость к расслоению в течение времени ее нахождения в нормализационной ванне, и последующем ее преобразовании в готовый продукт. Недостаточная однородность и стойкость исходных МЖД может стать причиной формирования менее прочной структуры масла и дополнительных его пороков – неоднородности состава и неравномерного распределения жидкого жира и плазмы, что отразится на консистенции и структурно-механических характеристиках продукта. Вместе с тем, наличие в МЖД жировой фазы в дестабилизированном виде и в виде более крупных жировых шариков с менее устойчивой, «искусственно» созданной из веществ восстановленной плазмы оболочкой предположительно будет сокращать время, затрачиваемое на ее разрушение и преобразование в масло. Это, при равноценной производительности маслообразователя, создаст возможность увеличения времени диспергирования плазмы продукта в его непрерывной жировой фазе. Связывание и удерживание диспергированной влаги в готовом продукте будет предопределяться свойствами влагоудерживающих компонентов плазмы.
Анализ приведенных в таблице 4.4 данных указывает на то, что по показателям седиментационной устойчивости и эффективной вязкости рекомбинированные МЖД существенно уступают натуральным сливкам аналогичной жирности, а по показателю содержания деэмульгированного жира превосходят их. При использованных режимах диспрегирования рекомбинированные МЖД 50-70 % жирности представляют собой эмульсии прямого типа, в которых образованные из расплавленного молочного жира и поверхностно-активных веществ плазмы жировые шарики имеют средний диаметр 19,9 мкм, что превышает средний диаметр жировых шариков натуральных сливок различной жирности (5,2-8,9 мкм) в 2,2-3,8 раза. При постоянном перемешивании в нормализационной ванне мешалкой такие эмульсии имеют относительную устойчивость, но в состоянии покоя они легко расслаиваются (рисунок 4.4). Это происходит вследствие недостаточной вязкости системы (в 1,1-4,8 раза более низкой относительно вязкости натуральных сливок) и низкой прочности сформированных оболочек реэмульгированных жировых шариков. При этом образуются эмульсии преимущественно обратного типа, о чем свидетельствует высокий показатель деэмульгированного жира в них (от 61,9 % до 81,5 %). Часть плазмы в виде крупных капель средним диаметром 92,8 мкм удерживается в непрерывной жировой фазе, а остальная ее часть отстаивается.