Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературы 8
1.1 Анализ научных и практических аспектов создания функциональных продуктов питания на основе молочной сыворотки 8
1.1.1 Функциональное питание в профилактике болезней 8
1.1.2 Анализ технологий функциональных плодово-ягодных напитковна основе молочной сыворотки 11
1.2 Современное состояние и теоретические основы переработки молочной сыворотки 20
1.2.1 Химический состав и свойства молочной сыворотки 21
1.2.2 Основные направления рационального использования молочной сыворотки 27
1.3.1 Характеристика плодово-ягодного сырья Сибири и выбор объекта исследования 29
1.4 Заключение по обзору литературы. Цель и задачи исследования 34
ГЛАВА 2 Постановка эксперимента и методы исследования 38
2.1 Организация проведения экспериментов 38
2.2 Объекты исследования 40
2.3 Методы исследования 40
ГЛАВА 3 Результаты исследований и их обсуждение 48
3.1.1 Анализ современных технологий и процессов производства быстрорастворимых напитков 48
3.1.1 Классификация способов производства быстрорастворимых продуктов 50
3.1.2 Механизмы и методы гранулирования 56
3.1.3 Инстантирование продуктов агломерацией 58
3.1.4 Гранулирование методом окатывания 60
3.2 Изучение химического состава и витаминной ценности сырья для производства быстрорастворимого черничного киселя на основе молочной в сыворотки 64
3.2.1 Изучение химического состава и витаминной ценности плодов черники и продуктов ее переработки 64
3.2.2 Исследование состава и свойств сгущенной молочной сьгооротки 74
3.3 Исследование показателей качества быстрорастворимого черничного киселя 78
3.3.1 Изучение физико-химических свойств гранулированного киселя 78
3.3.2 Изучение физико-механических свойств гранулированного киселя 90
3.4 Исследование реологических свойств быстрорастворимого черничного киселя 103
3.5 Использование фазовой диаграммы в проектировании технологий производства продуктов питания 110
ГЛАВА 4 Практическая реализация результатов 121
4.1 Рецептуры быстрорастворимых киселей 121
4.2 Разработка технологической схемы производства быстрорастворимого гранулированного черничного киселя на основе молочной сыворотки 122
4.3 Изучение состава, свойств, пищевой и энергетической ценности черничного киселя 126
4.4 Изучение органолептических и микробиологических показателей черничного киселя на основе молочной сыворотки в процессе хранения и установление сроков хранения 131
Выводы 136
Список литературы 139
Приложения 155
- Анализ технологий функциональных плодово-ягодных напитковна основе молочной сыворотки
- Характеристика плодово-ягодного сырья Сибири и выбор объекта исследования
- Изучение химического состава и витаминной ценности плодов черники и продуктов ее переработки
- Разработка технологической схемы производства быстрорастворимого гранулированного черничного киселя на основе молочной сыворотки
Введение к работе
В последние годы во все мире получило широкое признание развитие нового направления в пищевой промышленности - так называемое функциональное питание, под которым подразумевается использование таких продуктов естественного происхождения, которые при систематическом употреблении оказывают действие на организм в целом или на определенные системы и органы.
Здоровье каждого человека и нации в значительной мере определяется типичным рационом питания. Продукты питания, кроме снабжения организма человека энергией и необходимыми нутриентами, выполняют ряд функций, среди которых наиболее важная - профилактика и лечение заболеваний.
Создание и внедрение в производство лечебно-профилактических продуктов - является одним из направлений гуманистической программы питания человека, провозглашенной ООН.
В развитых странах мира вопросы здорового образа жизни, включающего и здоровое питание, возведены в ранг государственной политики. Адекватное питание обеспечивает нормальный рост и развитие детей, способствует профилактике заболеваний, повышению работоспособности и продлению полноценной жизни людей.
Важнейшая национальная задача России - сохранение здоровья и продление жизни населения страны связана с обеспечением адекватного, биологически ценного питания для всех возрастных и социальных групп граждан.
В России, где негативные тенденции в состоянии здоровья населения усугубляются нестабильностью экономической ситуации и неблагополучной экологической обстановкой, оздоровление нации приобретает особую актуальность.
Важнейшим условием решения этой проблемы является создание технологической базы для производства продуктов специализированного назначения, не только удовлетворяющих физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, но и вьшолняющих профилактические
5 и лечебные функции. Большую роль в обеспечении здорового питания играет молочная промышленность.
Прогресс в области производства продуктов питания привел к значительному расширению ассортимента выпускаемой продукции, в основном за счет использования целого ряда красителей, ароматизаторов и др., большинство из которых имеют химическое происхождение. В жестких условиях рынка более дорогие натуральные продукты были вытеснены лавиной дешевых суррогатов. Однако, в последние годы пищевая промышленность сделала решительный поворот к производству натуральной, здоровой пищи. Сегодня потребителей во всем мире отличает все более осознанное отношение к пище — напиткам. Они предъявляют к ним требования, как по гармоничному сбалансированному вкусу, так и по содержанию полезных для здоровья веществ. Глобальную тенденцию потребительского спроса можно выразить так: больше натуральности, больше пользы, меньше алкоголя. Одним из отражений этого принципа стала возрастающая популярность сокосодержащих напитков. Наличие в напитке сока, даже в небольшом процентном соотношении, придает ему полноту вкуса, изысканность и неповторимость аромата. Кроме того, натуральный сок является источником целого ряда полезных веществ: витаминов, микроэлементов, пищевых волокон.
Осуществление же комплексной переработки молочного сырья по ресурсосберегающим технологиям с использованием растительного сырья дает возможность в максимальной мере скорректировать состав и свойства готовых продуктов, получать продукцию с требуемым уровнем пищевой ценности, регулировать функциональные свойства и снизить себестоимость готовой продукции.
Работа промышленности в современных условиях требует повышения эффективности производства, а это возможно только в условиях разработки и освоения новых ресурсосберегающих технологий. С учетом проблемы сезонности переработки молока и дефицита сырья в районах, где отсутствует молочное животноводство, все большую актуальность получает вопрос производства су-
хих продуктов. С экономической точки зрения, сочетание сырья растительного
и животного происхождения позволяет вывести на доступный для болыпинст-
Щ ва населения уровень соотношение цена / качество.
Существенный вклад в развитие и решение этой проблемы внесли Н.Н. Липатов, А.Г. Храмцов, В.Д. Харитонов, В.Ф. Добровольский, СВ. Василисин, И.А. Евдокимов, Л.А. Остроумов, Л.А. Маюрникова и другие.
Анализ достижения науки и техники последних лет в области получения сухих пищевых продуктов показывает, что оптимальным вариантом при создании новой технологии напитков можно считать такой, при котором получение конечного продукта достигается аппаратурным оформлением процесса близком к технологии производства сухих концентратов, но с меньшими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами. Осуществление такой технологии возможно на основе создания сухого продукта в гранулах, с добавлением сухой или сгущенной молочной сыворотки.
Кисели являются традиционными напитками русской кухни, которые одинаково любят и взрослые, и дети. Плодово-ягодные кисели с добавлением молочной сыворотки несут в себе все ее составные части, а, следовательно, стремление к полному использованию в пищевых целях биологически активных и питательных компонентов.
Производство сухих гранулированных напитков на основе растительного сырья с добавлением молочной сыворотки дает возможность использовать для питания не только молочный белок, но и получать новые пищевые продукты, обладающие повышенной питательной ценностью - вследствие обогащения их содержащимися в добавках микро- и макроэлементами, витаминами.
Учитывая вышесказанное, производство инстантированных продуктов на основе сочетания молочного и растительного сырья представляет научный и практический интерес. Этой проблеме посвящена диссертационная работа. Следует отметить, что теоретические и технологические аспекты производства инстантированных гранулированием напитков остаются малоизученными.
7 Научная новизна и значимость работы:
-представлен анализ научных и практических аспектов создания функциональных продуктов питания;
—установлено, что в производстве быстрорастворимых многокомпонентных полидисперсных продуктов целесообразно использовать одновременно два способа инстантирования. Одновременное их применение дают возможность создать систему, в которой они, дополняя друг друга, позволяют получить продукт с большой степенью надежности инстантирования. Осуществлен подбор гранулятора для инстантирования плодово-ягодных киселей;
-изучен химический состав и витаминная ценность исходного сырья. Доказана перспективность использования вторичного сырья консервной промышленности - муки из ягод черники в качестве источников витаминов, био-флавоноидов и минеральных веществ с целью применения ее в производстве инстантированных киселей;
-изучены физико-химических, физико-механических и структурно-механических свойств дисперсной смеси для гранулирования и инстантиро-ванного черничного киселя на основе молочной сыворотки, получены данные для установления оптимального метода и режимов гранулирования;
—на основе результатов диагностики процессов гранулирования обосновано использование фазовой диаграммы в проектировании и моделировании технологий производства продуктов питания;
—исследована пищевая ценность быстрорастворимого гранулированного черничного киселя на основе молочной сыворотки.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
На основе результатов исследований разработана базовая технология и утверждена нормативная документация на быстрорастворимые гранулированные плодово-ягодные кисели на основе молочной сыворотки (ТУ 9195-47 02068315-2000). Подана заявка на получение патента на изобретение.
Крупно-тоннажное производство организованно на базе НПО «Сфера» г. Томск и ООО ТИП «Дары природы» г. Томск.
Анализ технологий функциональных плодово-ягодных напитковна основе молочной сыворотки
Последние годы характеризуются бурным развитием производства и потребления в развитых странах порошкообразных смесей для напитков на натуральной основе. Производство порошкообразны??, смесей в России сдерживает-ся отсутствием эффективных технологий производства конечных форм препаратов и современного аппаратурного оформления технологических процессов. Лимитирующей стадией является получение сыпучего продукта в агломерированной форме [104,106].
Характерная черта нынешнего европейского рынка — его дальнейшая сегментация по видам продукции. Наряду с традиционными лимонадами, оран-жами и различными видами колы, наметилась тенденция повышения спроса на сокосодержащие напитки, напитки на базе молочных йогуртов и, необходимо отметить как положительный момент, значительное усилие тенденции к росту производства функциональных напитков [12,140].
Функциональные напитки в зависимости от своего происхождения делят на две группы: природные и комплексносоставленные. Природные напитки содержат в своем составе ингредиенты, полученные из натурального сырья. Необходимо отметить, что такие напитки для России являются традиционными.
Издавна особенностью безалкогольных напитков на отечественном рынке являлось использование для их производства натурального растительного сырья [7, 98]. Анализ литературы последних лет также показал тенденцию к производству порошкообразных напитков на натуральной основе [7,103]. Гарантийный срок хранения порошкообразных смесей безалкогольных напитков выше, чем газированных. Поэтому обогащение этого вида продукции позволяет обеспечивать население витаминами и минеральными веществами круглогодично [101]. В Кубанском государственном техническом университете разработана и внедрена смесь для производства лечебно-профилактических напитков (ЛПН) «Витол-коктейль», содержащая эссенциальные фосфолипиды [103]. Институтом питания РАМН совместно с ЗАО «Валетек Продимпекс» разработано и организовано промышленное производство серии высокоэффективных ЛПН «Золотой шар», обогащенных витаминами, каротином, рядом минеральных веществ [6, 22, 83]. Особой функциональной направленностью обладают порошкообразные напитки, приготовленные на основе растительного сырья с последующим внесением в них витаминов и минеральных веществ в научно-обоснованных количествах [74, 101]. Представляет интерес технология сублимированных порошков из плодово-ягодных соков Молдавского института пищевой промышленности, внедренная на ПО «Колос» и Кишиневском консервном заводе. Криогенная сушка позволяет сохранять в восстановленных напитках аромат, вкус и цвет, свойственные свежим овощам и фруктам, из которых они приготовлены. Для придания оригинального аромата и вкуса добавляют экстракты пряно-ароматического сырья [109]. К сожалению, эти продукты выпускаются в небольших количествах, поэтому существующий спрос на них не удовлетворяется [130]. В НПО НМВ разработаны смеси для напитков, содержащих плодово-ягодные и овощные соки, сахар, органические кислоты и комплекс витаминов (С, В, РР), «Светлячок», «Витаминка», «Голубичный», «Смородинка», «Миндальный». Харьковским филиалом ВНИИ НМВ ФТИНТ АН УССР созданы рецептуры и технологии ряда витаминизированных порошкообразных смесей для безалкогольных напитков. В качестве основных компонентов использовались криопорошки из целых фруктов и ягод [87]. Расширяется производство, совершенствуется технология и увеличивается ассортимент концентратов в виде быстрорастворимых или быстровосстанавли-ваемых сухих порошкообразных смесей для напитков и других пищевых продуктов. Для их получения используют концентрированные плодово-ягодные и овощные соки, пюре, сухое обезжиренное молоко, сухую молочную сыворотку, ароматизаторы [7,103]. В целях расширения ассортимента концентрированных основ для напитков, внедрения малоотходной технологии переработки плодово-ягодного и овощного сырья, улучшения пищевой ценности напитков и придания им профилактической направленности в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности разработаны рецептуры и технологии порошкооб Ш разных киселей на основе растительного сырья Сибири. Кисель - традиционный и полезный напиток русской национальной кух ни. Благодаря обволакивающему действию киселей физиологически активные компоненты не раздражают слизистую оболочку и проявляют максимальную активность. Рассматривая значение его с точки зрения питательной ценности и физиологической роли можно отметить, что кисель — это источник углеводов, витаминов и минеральных веществ в организме человека. В состав киселей входят сахарная пудра, крахмал, мука плодов или ягод, концентрированный плодово-ягодный сок, сгущенная молочная сыворотка и другие ингридиенты. С киселем в организм поступают простые и сложные, усвояемые и неусвояемые углеводы. Углеводы поставляют основную часть энергии, необходимой для организма, - 50-60%. Основными простыми углеводами, входящими в состав киселей являются сахароза, глюкоза, фруктоза. Сложные углеводы представлены крахмалом, клетчаткой и пектиновыми веществами. Практически все данные о неблагоприятном влиянии легкоусвояемых углеводов на организм человека, как на основную причину или стимулятора бо лезней, не имеет под собой оснований. За исключением кариеса, потребление сахара и богатых им продуктов не опасно для здоровья и не связано с появле нием болезней. Это продукты с высокими вкусовыми качествами нужны как источники энергии, а количество их в рационе определяется соответствующи ми потребностями человека [9]. Помимо вкуса, сахар обладает множеством других преимуществ с точки зрения технологии производства продуктов. Так, например, в процессе производства быстрорастворимых плодово-ягодных ки селей сахар, в качестве увлажняющей добавки, способствует инстантированию продукта. Необходимо отметить также, что углеводы (сахароза, лактоза, молочные смеси и др.), вносимые с плодово-ягодными компонентами, обладают сорбирующими свойствами, поглощают ароматизирующие вещества, позволяя тем самым стабилизировать вкус и аромат готового продукта и даже уменьшить расход плодово-ягодных наполнителей. Крахмал является легко перевариваемым полисахаридом [98], но в то же время одинаковые количества полностью адсорбируемого и устойчивого крахмала могут по-разному влиять на гликемические и гормональные показатели у людей, вызывая ощущение сытости [162, 168].
Характеристика плодово-ягодного сырья Сибири и выбор объекта исследования
Пищевая и лечебно-диетическая ценность плодов и ягод известна человеку еще с древности. При этом ценность плодов и ягод определяется не только и не столько приятным вкусом и ароматом, не только содержанием питательных веществ, а главным образом теми биологически активными веществами, благодаря содержанию которых они обладают целебными свойствами [91, 95, 153]. Сфера использования плодов и ягод в настоящее время все больше расширяется благодаря информированности населения о роли для организма той или иной группы витаминов, их содержании в основных видах продуктов питания и об оптимальных способах переработки плодово-ягодного сырья, способствующих максимальной сохраняемости витаминов.
Западно-Сибирский регион имеет обширную территорию богатую различными природносырьевыми ресурсами лекарственно-технического, плодово-ягодного и овощного сырья [2, 138]. Пищевая и биологическая ценность растительного сырья обусловлена его химическим составом. Химический состав ягод варьирует в пределах, так как зависит от многих факторов — сорта, места произрастания погодно-климатических условий, времени сбора, условий и сроков созревания, хранения, технологии производства, методов обработки и других факторов [83,96].
Широко распространены в природе и культивируются в плодопитомниках (и дают при этом высокие и стабильные урожаи) такие плодовые культуры как арония, облепиха, различные виды смородины и другие ягоды. Ведется активная работа по введению в культуру калины, черемухи, шиповника и т.д. Но при этом не следует забывать о дикорастущих плодах и ягодах (черника, голубика, земляника и др.). На огромных площадях Сибири произрастает более 50 видов дикорастущих плодов и ягод, применяемых в научной и народной медицине или как плодово-ягодное сырье для пищевой промышленности [26]. Дикорастущие плоды и ягоды по сравнению с культурными содержат больше биологически активных веществ, а поэтому и пищевая ценность их намного выше. А если учесть, что все эти богатства природы растут без затрат человеческого труда, то максимальное использование местных природных ресурсов имеет исключительно важное значение [69].
Весьма перспективной плодово-ягодной культурой, обладающей уникальным набором биологически активных веществ и технологическими характеристиками является черника, которая широко распространена на территории Сибирского региона в дикорастущем виде, дает стабильно высокие урожаи, является ценным поливитаминным, лекарственным и пищевым сырьем, к сожалению, до сих пор еще недостаточно востребованным пищевой и перерабатывающей промышленностью.
По нашему мнению из плодово-ягодного сырья наибольший интерес для производства напитков лечебно-профилактического назначения представляет такая широко распространенная культура как черника. Так, площадь, занятая зарослями черники составляет около 30 млн. га с биологическим запасом ягод около 1,5 млн. т. Однако, из-за низкого уровня организации заготовок сбор и переработка черники не превышает 10% от общего уровня [63]. Это объясняется частично и тем, что до настоящего времени весьма слабо развита перерабатывающая промышленность, особенно в системе потребительской кооперации.
Черника (Vaccinium myrtillus L.) - мелкий полукустарник высотой 15-40 см с очередными, яйцевидными, голыми, тонкими, пильчатыми листьями, стебель зеленый ребристый, цветки одиночные, пазушные, розового цвета, плод — черно-синяя ягода, цветет в мае - июне, плодоносит в июле — августе. Растет сплошными зарослями в сыроватых лесах или в сосновых, еловых и хвойно-мелколиственных лесах (зеленомошниках). Распространена в европейской части России, Западной Сибири, местами в Восточной Сибири, на Полярном Урале, в Красноярском крае, Арктике. На Дальнем Востоке встречается редко, отсутствует на Камчатке, Чукотке, Сахалине [84].
Богатый химический состав черники определяет ее высокую пищевую и лечебную ценность [124]. Плоды широко используют в быту и пищевой промышленности. Ягоды употребляют в пищу в свежем и сухом виде, а также для приготовления сиропов, соков, морсов, экстрактов и киселей, варенья и т.д. Из ягод черники получают вино, обладающее хорошими вкусовыми и лечебно-диетическими свойствами. Сок черники обычно используется для подкрашивания некоторых плодовых и ягодных вин, безалкогольных напитков и как пищевой краситель [84, 117]. Соком ягод также окрашивают шерсть и ткани в фиолетовый и красный цвет. Все части растения можно использовать для дубления и окраски кож в коричневый и желтый цвета [63].
В свежей ягоде содержится воды - до 86%, углеводов — до 8,5%, клетчатки - до 2,5%, пектиновых веществ - до 0,6%, белков - до 1,5%, дубильных веществ - до 1%, золы - до 0,5%, органических кислот - до 1,5% [62, 151]. Сахара черники представлены в основном глюкозой и фруктозой. Органические кислоты представлены янтарной, яблочной, лимонной, молочной, хинной и щавелевой [63].
Витаминный и минеральный состав ягод черники следующий, в 100 г: Р-каротин - 0,75-1,6 мг, аскорбиновая кислота - 5,0-40,0 мг, тиамин - 0,04-0,05 мг, рибофлавин - 0,075-0,09 мг, фолиевая кислота - до 0,015 мкг, никотоновая кислота — 2,0-2,25 мг, витамин К - 0,1-0,2 мг, Са - до 15-20 мг, Na - до 35 мг, Mg — до 7,5 мг, Fe - 8,5 мг. А также черника содержит Р — активные соединения - до 2000 мг /100 г, эфирные масла, соли марганца, меди и др. Р-активные соединения укрепляют кровеносные капилляры, оказывают положительный эффект при атеросколерозе, гипертонии, ревматизме, ангине и других заболеваниях [51]. По содержанию марганца, этого важнейшего для организма человека химического элемента, черника занимает среди всех фруктов и ягод первое место [33, 56, 75]. А марганец, как известно, играет важную роль в организме человека как стимулятор кроветворения. Он активизирует многие ферментные процессы и необходим для образования гемоглобина [51].
Благодаря тонко дозированному и сбалансированному природой сочетанию в плодах многих биологически активных веществ (витаминов, микроэлементов и др.) чернику используют не только как плодовое, пищевое, промышленное растение, но и как лекарственное.
Высушенные плоды, а также консервы, приготовленные из черники, используются в качестве закрепляющего и вяжущего средства при диарее. Свежие ягоды обладают тонизирующим и вяжущим действием [117]. Они оказывают регулирующее действие на работу кишечника и обладают мягким слабительным действием [151]. Свежие ягоды принимают при лечении кожных заболеваниях, ревматизме, подагре и других заболеваниях обмена веществ [117], а также при лечении мочекаменной болезни [151].
Листья и плоды содержат вещества, обладающие инсулиноподобным действием и в силу этого благоприятно действующие при сахарном диабете, снижающие уровень сахара в крови [72]. Отвары свежих ягод и сок употребляются в народной медицине также при лечении экзем, кожных сыпей, гнойных ран, ожогов и геморроя, для полосканий при стоматитах и ангинах [151].
Изучение химического состава и витаминной ценности плодов черники и продуктов ее переработки
Гранулирование дисперсного материала, состоящего из смеси порошков сахара, крахмала, шрота ягоды методом окатывания производится «полумокрым» способом. По нему смесь порошков увлажняется перед поступлением в гранулятор до влажности 70-80% от оптимальной для окатывания. Остальное количество влаги вносится непосредственно при гранулировании путем напыления раствора из сгущенной молочной сыворотки, что позволяет регулировать процесс гранулирования, состоящий из трех стадий: зародышеобразование, рост и уплотнение гранул. При получении гранул малого диаметра стадия уплотнения налагается как на стадию устойчивого зародышеобразования, так и на стадию роста последнего, а самостоятельно может проявляться только при получении гранул большого диаметра. При таком способе окатывания явление смачивания уже не лимитирует скорость формирования гранул, а процесс гра-нулообразования легко регулируется [18,61].
В общем виде, изменение состояния комкуемой системы в процессе окатывания можно выразить как последовательный переход от смеси с рыхлой трехфазной структурой, жидкая фаза — концентрированный сок ягоды и сгущенная молочная сыворотка, находится преимущественно в пленочном и частично в капиллярно-стыковом состоянии, к плотной структурной системе, где жидкая фаза дифференцируется на подвижную жидкость в капиллярном состоянии и коагуляционно-структурированную тиксотропную суспензию в точках контакта каркасных частиц. В зародышах гранул, имеющих более плотную структуру по сравнению с сырьевой смесью, пленочная и капиллярно-неподвижная жидкость переходит в поровое пространство и в системе она появляется в капиллярно-подвижном состоянии. По мере дальнейшего роста гранул в их порах тонкодисперсная часть твердой фазы локализуется в точках контакта более грубодисперсных каркасных зерен, образуя структурированную поровую суспензию.
Роль каркасных зерен сводится к формированию максимально плотной укладки при уплотнении гранул и к обеспечению высокой агдезионной способности поверхности зерен вначале к поровой суспензии, а затем к образующейся псевдофазе поровой массы.
Рост и уплотнение гранул находятся в прямой зависимости от скорости капиллярного влагообмена. Поверхность растущей гранулы должна быть переувлажнена, чтобы обеспечить налипание частиц. Такая избыточная жидкость переносится при уплотнении из ядра гранулы на периферию за счет капиллярного потенциала, а также за счет чисто механического выдавливания. На этой стадии процесс гранулирования лимитируется скоростью капиллярного массо-обмена при уплотнении. На последней стадии гранулообразования в сформированных частицах происходит релаксация напряжений и уменьшение градиентов плотности и влажности по радиусу. На этой стадии практически отсутствует сдвиг каркасных зерен относительно друг друга и в точках контакта поро-вая суспензия, благодаря своим тиксотропным свойствам, переходит в состояние коагуляционно-структурированной псевдофазы.
С целью увеличения скорости уплотнения гранул на грануляторе, в зоне роста гранул, устанавливается активатор, который за счет механического воздействия в виде импульсных ударов внешнего тела или, при вибрационных активаторах [57, 58], ударами гранул друг о друга и стенки тарели уплотнят их структуру, в тоже время, разрушая гранулы большего диаметра. В момент удара мелкие частицы внедряются в тело гранулы. При этом развивающееся давление достигает свыше 100 МПа и способствует формированию плотных гранул. На поверхности гранулы возникает не только толчок, но и срезывающее усилие. Часть неровностей гранулы не выдерживает этих напряжений и разрушается, а прочно прилипшие зерна вдавливаются внутрь, что способствует образованию сферических гранул. Как показывают расчеты [102], частицы вдавливаются, если их размер более чем в 15 раз меньше размера гранулы, в противном случае диаметр гранул увеличивается. При этом большая часть кинетической энергии расходуется на перемещение частиц и уплотнение гранулы. Очевидно, что величина кинетической энергии определяется скоростью относительного движения и массой гранулы. Поэтому существует минимальный размер частиц влажной дисперсной смеси сахара, крахмала и ягодной муки при котором она приобретает достаточную кинетическую энергию во время окатывания на наклонной тарели гранулятора, а также за счет ударных импульсов активатора, регулируя скорость которого возможно изменять энергию ударов, способствуя увеличению скорости роста зародышей и скорости уплотнения.
В техники гранулирования быстрорастворимых киселей, содержащих быстрорастворимые и набухающие компоненты наиболее благоприятен режим, при котором средний диаметр гранул изменяется только в начальный период, а затем происходит упрочнение гранул. Удлинение сроков гранулообразования приводит к снижению производительности и качества гранул. Так, при гранулировании киселей гранулометрический состав (средний размер гранул dq,) изменяется во времени в грануляторах с активатором в первые две-три минуты, а затем стабилизируется и упрочняется, а в грануляторах без активатора — в течение 10-12 минут, при этом упрочнение их менее интенсивно.
Как было сказано ранее, размер гранул, кроме аппаратурного оформления, также зависит от технологического режима гранулирования, а именно: - от химических составов материалов и связующего; их количественного соотношения: оптимальное соотношение жидкость/твердое, при котором наблюдается максимальный выход целевой фракции, имеет очень узкий интервал, за пределами которого либо окатывания не происходит, либо идет спонтанное слипание; - от температуры, чем выше температура гранулирования, тем меньшее количество влаги необходимо вводить из вне, поскольку она образуется внутри системы, и тем уже интервал гранулометрического состава продукта. Таким образом, подводя итог выше сказанному можно сделать вывод, что современные методы гранулирования обеспечивают получение широкого ассортимента продуктов с улучшенными свойствами. Гранулы имеют повышенную концентрацию полезных веществ в единице объема продукта благодаря большой плотности гранул. Они отличаются хорошей сыпучестью, легко дозируются, не слеживаются в процессе хранения, а также имеют прочную структуру, что дает возможность сохранить форму и внешний вид продукта, упакованного в мягкую тару. Гранулы однородны по размерам, не пылят при транспортировке и хранении, быстро диспергируются при изготовлении восстановленных киселей.
Разработка технологической схемы производства быстрорастворимого гранулированного черничного киселя на основе молочной сыворотки
Таким образом, проведенные исследования подтверждают правильность указанных режимов производства быстрорастворимого черничного киселя, гарантирующих безопасность продукта при употреблении в пищу. Однако при увлажнении продукта выше допустимого уровня (легкодостижимом вследствие высокой гигроскопичности гранул киселя) может произойти его порча в результате интенсивного развития микроорганизмов.
Одним из основных критериев оценки качества пищевых продуктов являются показатели их пищевой и энергетической ценности.
Определение пищевой ценности — комплекса свойств гранулированного черничного киселя, обеспечивающих физиологические потребности человека в энергии и основных пищевых веществах (углеводах, витаминах, макро- и микроэлементах, белках и др. веществах) и энергетической ценности — количества энергии (ккал, кДж), высвобождаемой в организме человека и пищевых веществ продуктов питания, для обеспечения его физиологических функций, являются обязательными при разработке новых видов продукции.
Исходя из химического состава разработанного быстрорастворимого гранулированного черничного киселя на основе молочной сыворотки расчетная пищевая и энергетическая ценность его - 357 ккал. Энергетическая ценность восстановленного киселя составляет 107,1 ккал.
В основе суждения о пищевой и биологической ценности лежит концепция сбалансированного питания, автором которой является А.А.Покровский. Данная концепция значительно дополнена рядом ученых и получила дальнейшее развитие в теории адекватного питания А.М. Уголева.
Для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма, в состав пищи обязательно должны входить вещества, названные незаменимыми факторами питания. Их химические структуры, не синтезируются ферментными сиcтемами организма, необходимы для нормального течения обмена веществ. К ним относятся незаменимые аминокислоты, витамины, минеральные вещества.
Биологическая ценность продукта определяется, главным образом, наличием в продукте незаменимых факторов питания.
Белки наиболее ценные и незаменимые компоненты пищи. Попадая в организм, они расщепляются под воздействием ферментов до аминокислот, часть из которых распадается на органические кетокислоты, из них вновь синтезируются необходимые организму аминокислоты, белки, вещества белковой природы. Восемь аминокислот не синтезируются организмом и поэтому названы незаменимыми. Это изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан, треонин и валин.
Поэтому нами был определен аминокислотный состав быстрорастворимого гранулированного черничного киселя на основе сыворотки, выработанный из творожной сыворотки методом окатывания.
Полученные данные показывают, что в 200 мл восстановленного киселя (или в 30 г гранулированного) содержится 136,8 мг незаменимых и 148,2 мг заменимых аминокислот. Необходимо заметить, что увеличение массовой доли сыворотки в готовом продукте повышает биологическую ценность киселя, но при этом ухудшаются его органолептические показатели. Так как в настоящее время потребители предъявляют к напиткам жесткие требования по органолеп-тическим показателям (гармоничному сбалансированному вкусу), количество сгущенной сыворотки ограничено 4% (по сухому веществу) от массовой доли всех составных компонентов смеси для гранулирования.
Одной из важнейших задач в организации функционального питания является обеспечение населения продуктами, богатыми витаминами. Недостаточное их потребление крайне отрицательно сказывается на здоровье человека: ухудшается самочувствие, снижается физическая и умственная работоспособность, сопротивляемость простудным, инфекционным заболеваниям, усиливается отрицательное воздействие на организм вредных условий труда и внешней среды, усугубляется течение любых заболеваний, задерживается их успешное лечение и т.д. Таким образом, введение витаминного премикса обеспечивает около одной трети количества витаминов (в одном стакане киселя) от суточной потребности взрослого человека в витаминах.
Для того чтобы обеспечить данное соотношение витаминов необходимо знать содержание их в быстрорастворимом гранулированном черничном киселе на основе молочной сыворотки (табл. 4.6).
Итак, полученные данные дают возможность скорректировать дозу внесения витаминного премикса. Поэтому, вводимые для обогащения премиксы и БАД придают напиткам целенаправленные функциональные свойства.
Выполненные в данном блоке комплексные исследования показали, что быстрорастворимый гранулированный черничный кисель на основе молочной сыворотки по составу, свойствам и пищевой ценности в полной мере отвечает требованиям, предъявляемым к продуктам функционального назначения.
Сухие продукты служат своего рода аккумуляторами питательных веществ, хорошая сохраняемость является их необходимой характеристикой.
Применение новой технологии в производстве быстрорастворимых гранулированных киселей на основе молочной сыворотки требует установления сроков годности на основе комплексных исследований, в результате которых должны подтвердиться сохранение качества и безопасности продукта, включая органолептические показатели, и пищевая ценность в течение предполагаемого срока хранения.
Быстрорастворимые плодово-ягодные кисели относятся к продуктам с длительным сроком хранения, которые требуют для сохранения качества и безопасности продукта соблюдение специального температурно-влажностного режима, без обеспечения которого они подвергаются необратимым изменениям, приводящим к вреду для здоровья потребителей или порче продукта.
