Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1. Техно логические и практические основы производства мягких кислотно-сычужных сыров 6
1.2. Технологические особенности производства комбинированных сыров 13
1.3.Пищевые волокна 22
1.3.1 .Классификация и некоторые особенности пищевых волокон 22
1.3.2.Химический анализ пищевых волокон и нормы их потребления.. 25
1.3.3.Методы обработки ржаных отрубей 28
1.3 АПроизводство продуктов с пищевыми волокнами 31
Глава 2. Организация проведения экспериментальных работ 36
2.1 .Организация работы и схема проведения эксперимента 36
2.2. Методы исследований 39
Глава 3. Результаты исследований и их анализ 42
3.1. Изучение состава нативных ржаных отрубей 42
3.1.1. Способы обработки нативных ржаных отрубей 45
3.1.2. Исследование изменения динамики микрофлоры обработанных ржаных отрубей в процессе хранения 52
3.2. Изучение стадии внесения ржаных отрубей при производстве сыра 54
3.2.1 .Изучение дозы вносимых ржаных отрубей 54
3.2.2.Изучение стадии внесения ржаных отрубей по ходу технологи ческого процесса выработки сыра 60
3.3. Исследование влияния отдельных технологических факторов на формирование мягкого кислотно-сычужного сыра 63
3.3.1.Влияние изучаемых параметров на предельное напряжение сдвига сгустка 64
3.3.2.Влияние изучаемых параметров на синеретическую способность сырных сгустков 70
3.3.3.Влияние изучаемых параметров на эффективность использования компонентов сырья 75
З.ЗАОбоснование выбора рациональных параметров при выработке мягких кислотно-сычужных сыров 80
3.4. Практическая реализация результатов исследований 83
3.4.1. Разработка технологии нового мягкого кислотно-сычужного сыра 83
3.4.2.Изучение состава нового вида сыра 86
3.4.3.Изучение особенностей хранения сыра 90
3.4.4.Расчет экономической эффективности 97
Выводы 99
Список литературы 101
Приложения 115
- Технологические особенности производства комбинированных сыров
- Изучение стадии внесения ржаных отрубей при производстве сыра
- Исследование влияния отдельных технологических факторов на формирование мягкого кислотно-сычужного сыра
- Разработка технологии нового мягкого кислотно-сычужного сыра
Введение к работе
Питание - важнейший фактор, определяющий уровень здоровья населения. Одно из основных направлений в области здорового питания -создание технологий производства качественно новых пищевых продуктов определенной физиолого-биологической направленности.
Конечная цель в получении комбинированных молочных продуктов заключается в корректировке жирно-кислотного, аминокислотного, минерального и витаминного составов, придании продуктам лечебно-профилактических свойств за счет включения в их рецептуры продуктов немолочного происхождения, чаще всего растительного.
В связи с этим вопросы производства продуктов лечебно-профилактического назначения находятся в центре внимания специалистов, занимающихся разработкой современных технологий. Исследования базируются на теоретических и практических основах, сформулированных учеными Липатовым Н.Н. (ст.), Липатовым Н.Н. (мл.), Крашениным П.Ф., Храмцовым А.Г., Захаровой Н.П., Остроумовым Л.А., Бобылиным В.В. и многими другими отечественными и зарубежными исследователями.
Использование продуктов переработки злаковых культур открывает широкие возможности создания различных комбинированных продуктов сбалансированного состава.
В Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности разработан ряд технологий мягких кислотно-сычужных сыров с различными растительными добавками. Включения в состав мягких кислотно—сычужных сыров папоротника и морской капусты позволило обогатить их водорастворимыми витаминами, органическими кислотами и микроэлементами. Использование морской капусты позволило корректировать содержание в продукте дефицитного микроэлемента - йода. Добавление зелени петрушки, сельдерея и укропа повышает пищевую ценность сыра,
обогащая продукт, калием, (3-каротином, аскорбиновой кислотой, ниацином. Использование в производстве сыров концентрата облепихи привело к увеличению содержания каротиноидов, токоферолов, линолевой кислоты.
В индустриально развитых странах сформировался рынок пищевых продуктов с лечебными свойствами. К ним относятся, например, соки с растворимыми пищевыми волокнами, отруби злаковых, минерально-витаминные добавки и другие.
Суточная потребность взрослого человека в пищевых волокнах составляет 25...30 г, что в среднем удовлетворяет потребность организма на 1/3. Одним из источников, восполняющим этот дефицит, являются отруби злаковых культур, которые содержат от 40 до 50 % пищевых волокон. Это позволяет рассматривать их в качестве ценной пищевой добавки при производстве мягких кислотно-сычужных сыров.
Кроме того, на рынке ржаные отруби оцениваются дешевле зерна, что экономически выгодно при использовании их в молочной промышленности. Ржаные отруби являются дополнительным источником аминокислот, витаминов и микроэлементов, что позволяет применять их в качестве зерновой добавки при производстве мягких сыров с целью повышения биологической и пищевой ценности.
Производство сыров с ржаными отрубями позволит сгладить сезонность производства, снизить расход молока на единицу продукции, расширить ассортимент, придать продуктам лечебные и профилактические свойства.
Этой проблеме посвящена настоящая диссертационная работа.
Технологические особенности производства комбинированных сыров
Одним из перспективных направлений молочной промышленности является производство комбинированных продуктов. Его сущность заключается в направленном регулировании их составных компонентов с целью совершенствования состава и свойств [22, 59].
Комбинированные продукты - это продукты, адекватные традиционным по органолептическим показателям и структурным формам питательных и балластных веществ; массовой доли компонентов этих продуктов, которые подобраны таким образом, что при включении в рационы питания обеспечивают поддержание условно оптимального и энергетического баланса организма потребителей [30, 34, 58, 76].
При создании комбинированных молочных продуктов необходимо стремиться к корректировке их аминокислотного, жирно-кислотного, минерального и витаминного составов, а также придавать продуктам лечебно-профилактические свойства за счет включения в их рецептуру биологически-активных веществ [82] или немолочных компонентов (чаще всего растительного происхождения) [19].
По данным академика Н.Н. Липатова, комбинирование достигается двумя способами. Первый из них заключается в добавлении к молоку и молочным продуктам сырья растительного и животного происхождения. Согласно второму способу молочные ингредиенты добавляют к сырью растительного или животного происхождения [65].
Конечная же цель получения комбинированных молочных продуктов заключается в обеспечении предпочтительного набора и соотношения компонентов, максимально приближенных к физиологическим потребностям организма [82]. Это положение прослеживается в большинстве литературных источников, посвященных данной проблеме [23, 66,67, 87,96, 115, 116].
В результате многолетней разработки данной проблемы [66, 68, 69, 118] можно сформулировать следующие принципы проектирования состава сбалансированных продуктов и содержащих их рационов: соответствие рационально сбалансированной рецептуре; соответствие сбалансированности аминокислотного состава белок-содержащих ингредиентов статистически обоснованному белковому эталону; возможность целенаправленно изменять жирно-кислотный состав внесением дополнительных жирсодержащих ингредиентов; максимальное приближение к задаваемому соотношению между насыщенными, мононенасыщенными и полиненасыщенными жирными кислотами в любом наборе жирсодержащих ингредиентов; рецептуру продукта, входящего в рацион, рассчитывать с учетом состава блюд и продуктов, употребляемых одновременно с проектируемым; состав многокомпонентного продукта в одноразовом или суточном рационах должен сбалансировать их по энергетической ценности, соотношению макро- и микропитательных веществ и набору балластных компонентов пищи.
На базе современных представлений науки о питании определены основные принципы проектирования многокомпонентных пищевых продуктов с составом, адекватным медико-биологическим требованиям, учитывающим необходимую сбалансированность незаменимых и заменимых аминокислот, задаваемое соотношение между насыщенными, мононенасыщенными, линолевой и арахидоновой жирными кислотами, а также между негидролизуемыми и гидролизуемыми полисахаридами, олиго- ди- и моносахарами при требуемой энергетической ценности [60, 69, 76, 120].
Методы реализации этих принципов применительно к наиболее жизненно важному компоненту пищевых продуктов - белку - основаны на неимеющем аналогов в отечественной и зарубежной литературе классификации сбалансированности аминокислотного состава, на разработанных качественных и количественных критериях утилизации незаменимых аминокислот для анаболических нужд организма и компенсации его энергозатрат [2, 67].
В основе концепции сбалансированного питания, разработанной академиком А.А. Покровским, лежит определение пропорций отдельных пищевых веществ в рационе. Эти пропорции соответствуют ферментным наборам организма, отражают сумму обменных реакций и их химизм. Правильность этой концепции подтверждается объективными биологическими законами, определяющими процессы ассимиляции на всех этапах развития живых организмов. Пропорции отдельных пищевых веществ в рационе отражаются в формуле сбалансированного питания Покровского [109]. По мнению самого ученого, формула сбалансированного питания не является застывшим образцом питания, она должна постоянно совершенствоваться и дополняться с учетом новых данных о питании, изменений условий существования человека.
Изучение стадии внесения ржаных отрубей при производстве сыра
Установлено, что суточная потребность организма человека в пищевых волокнах составляет 20...30 г. Причем, что большая их часть поступает с потреблением фруктов и овощей. Учитывая снижение расхода молока при производстве мягких кислотно-сычужных сыров, необходимо, чтобы содержание пищевых волокон составило в 100 г готового продукта от 10 % до 30 %. С этой целью объектом исследования на данном этапе явились образцы с дозой ржаных отрубей 1,0; 2,5; 4,0; 5,5 и 7,0 % от массы нормализованной смеси, что составило содержание пищевых волокон в готовом продукте - 3,5; 8,8; 14,1; 19,4 и 24,6 % соответственно.
Пастеризацию смеси проводили при режимах (70+2), (80+2) и (90+2) С. В подготовленные к свертыванию образцы вносили равные дозы бактериальной закваски в количестве 2 % от массы нормализованной смеси, хлорид кальция в виде водного раствора из расчета 40 г на 100 кг нормализованной смеси, обработанные ржаные отруби, молокосвертывающий фермент из расчета 2,5 г на 100 кг смеси.
В качестве закваски использовали бактериальный препарат «Биоантибут», традиционно используемый для кислотного свертывания молока. В состав указанного бакпрепарата входят штаммы мезофильных молочнокислых стрептококков видов: Streptococus lactis, Streptococus cremoris, Streptococus diacetilactis, а также лейконостоки: Leuconostoc cremoris и Leuconostoc lactis. Мезофильные стрептококки Streptococus lactis и Streptococus cremoris являются энергичными кислотообразователями, накапливающими в результате брожения преимущественно молочную кислоту. В качестве фермента использовали протеазу микробного происхождения фромазу.
Продолжительность образования сырных сгустков составили 30...40 минут. Затем проводили разрезку сгустка и отделение 30 % сыворотки. В полученном сырном зерне исследовали влияние дозы ржаных отрубей и температуры пастеризации на активную кислотность и органолептические показатели сырных сгустков. Результаты эксперимента представлены в таблицах 3.13 и 3.14.
Проведенные исследования показали, что изменение дозы вносимых ржаных отрубей и температуры пастеризации влияют на активную кислотность сырных сгустков.
Так как, ржаные отруби обладают высокой влагопоглотительной способностью, то увеличение дозы приводит к повышению активной кислотности.
Это можно объяснить тем, что отруби связывают свободную влагу в сырной массе. На показатель активной кислотности влияет также температура пастеризации. С увеличением температуры наблюдалось незначительное повышение активной кислотности.
Это объясняется тем, что при более высоких пастеризационных режимах происходит осаждение сывороточных белков, которые в сравнении с казеином, обладают более гидрофильными свойствами, что приводит к увеличению молочнокислого брожения.
Сгустки, содержащие 1,0 и 2,5 % ржаных отрубей характеризовались выраженным кисломолочным сырным, с привкусом отрубей вкусом и запахом, обладали хорошей консистенцией, имели кремовый цвет с вкраплениями ржаных отрубей. Повышение дозы до 4,0 % привело к выраженному вкусу отрубей, удовлетворительной консистенции, появлению интенсивно-коричневой окраски. При повышении дозы до 5,5 % сырный сгусток характеризовался резко выраженным вкусом отрубей, при повышении до 7,0 % - кроме кисломолочного присутствовал кормовой вкус и запах. Сгустки характеризовались мажущейся консистенцией, интенсивно-коричневый цвет сохранился.
Анализируя результаты таблиц, можно сделать заключение, что образцы сырных сгустков с массовой долей ржаных отрубей 1,0 и 2,5 % по результатам активной кислотности и органолептической характеристике наиболее приближены к сырным сгусткам без ржаных огрубей.
В сырных сгустках после обработки и постановки сырного зерна, самопрессования в течение 12 часов определялась активная кислотность сыра, синеретическая способность сгустков и содержание сухих веществ в сыворотке в зависимости от дозы ржаных отрубей и температуры пастеризации. Результаты эксперимента представлены в таблице 3.15.
Исследование влияния отдельных технологических факторов на формирование мягкого кислотно-сычужного сыра
Выполненные в предыдущих блоках эксперимента исследования и проведенный литературный обзор, показали, что на формирование сыра с зерновыми добавками существенное влияние оказывают количество вносимых ржаных отрубей и степень измельченности, а также стадия их внесения. От этих факторов зависят содержание массовой доли влаги в готовом продукте, синеретическая способность сгустков, органолептические показатели.
В данном блоке эксперимента изучали влияние дозы закваски (Xi), температуры свертывания (Х2) и температуры пастеризации (Х3) на формирование структурно-механических свойств сгустка, синеретической способности сгустка и переход сухих веществ в сыворотку.
Выбор исследуемых параметров Хь Х2, Х3 выбран на основании ранее выполненных работ и собственных предварительных исследований. Дозу закваски в смеси варьировали в пределах от 1 до 5 % на 100 кг смеси с шагом 2 %. Температуру свертывания варьировали от 30 до 40 С с дискретностью 5 С, температуру пастеризации смеси - от 70 до 90 С с дискретностью 10 С.
Основанием для выбора изменений параметров послужили работы Липатова Н.Н., Крашенина П.Ф., Остроумова Л.А., Бобылина В.В. и других исследователей.
Конкретные варианты исследований определяли методом математического планирования эксперимента. Матрица планирования и результаты эксперимента приведены в приложении 3.
Коэффициенты регрессии получены решением переопределенной системы линейных уравнений методом наименьших квадратов. По полученным уравнениям регрессии были построены поверхности отклика. Для изучения влияния исследуемых факторов на результирующие параметры рассекали построенные поверхности отклика линиями одинакового уровня.
Структурно-механические характеристики являются одним из важнейших факторов, влияющим на консистенцию сырного сгустка, следовательно, на органолептические показатели готового продукта.
Зависимость предельного напряжения сдвига сгустка (Уі) от дозы закваски (Хі), температуры свертывания (Х2) и температуры пастеризации (Х3) выражается следующим уравнением регрессии:
Влияние дозы закваски, температуры свертывания и температуры пастеризации на формирование структуры сгустка видно из графиков, представленных на рисунках 3.2, 3.3, 3.4.
На рисунке 3.2 представлена зависимость предельного напряжения сдвига сгустка от температуры свертывания и температуры пастеризации при значениях дозы закваски 1,0; 3,0 и 5,0 %.
Минимальные значения У і наблюдали при температуре пастеризации 70 С и температуре свертывания 30 С, которые составили 2,90; 2,80 и 3,90 кПа соответственно при дозах закваски 1,0; 3,0 и 5,0 %. При дальнейшем повышении температуры пастеризации и температуры свертывания прослеживалось увеличение значения предельного напряжения сдвига сгустка.
Максимальные значения данного критерия находились при температуре пастеризации 90 С и температуре свертывания 40 С и составили 3,55; 3,85 и 4,70 кПа соответственно при дозах закваски 1,0; 3,0 и 5,0 %.
Влияние температуры пастеризации и дозы закваски на предельное напряжение сдвига сгустка при фиксированных значениях температуры свертывания показано на рисунке 3.3.
Минимальные значения данного критерия достигались при температуре свертывания 70 С и дозе закваски 1,0 % для всех вариантов температуры свертывания, составили: при температуре 30 С - 2,90 кПа; при температуре свертывания 35 С - 2,98 кПа и при температуре свертывания 40 С - 3,06 кПа.
С повышением температуры пастеризации и дозы вносимой закваски происходило увеличение значения предельного напряжения сдвига сгустка. Максимальные значения наблюдались при температуре пастеризации 90 С и дозе вносимой закваски 5,0 %. При температуре свертывания 30 С значение этого критерия равнялось 4,50 кПа; при 35 С - 4,60 кПа; при 40 С - 4,70 кПа.
На рисунке 3.4 показано влияние дозы вносимой бактериальной закваски и температуры свертывания на предельное напряжение сдвига сгустка при фиксированных значениях температуры пастеризации: 70, 80 и 90С.
При дозе закваски 1,0 % и температуре свертывания 30 С при пастеризационном режиме 70 С наблюдался минимум значения критерия Уь равный 2,80 кПа.
С увеличением дозы закваски наблюдалось увеличение предельного напряжения сдвига сгустка. Максимальные значения результирующего критерия были достигнуты при свертывании молока при 40 С с внесением 5,0% закваски и пастеризационном режиме 90 С. Значение критерия У і равнялось 4,70 кПа. С понижением температурного режима свертывания молока на 5 С и дозы закваски на 2,0 % предельное напряжение сдвига сгустка понизилось на 1,20 кПа. При снижении температуры свертывания до 30 С и дозы вносимой закваски до 1,0 % значение критерия У і снизилось незначительно - на 0,11 кПа. При пастеризационном режиме 80 С максимальное значение предельного напряжения сдвига сгустка составило 4,50 кПа, минимальное - 3,15 кПа.
Анализ полученных данных показывает, что на формирование структурно—механических свойств сырного сгустка оказывают влияние все параметры и находятся в большой зависимости друг от друга. Следует отметить, что с увеличением дозы вносимой закваски наблюдалось повышение предельного напряжения сдвига сгустка. Самыми эффективными и действующими факторами являются температура пастеризации и доза вносимой закваски, определяющие в значительной степени гидрофильные свойства сырной массы и, соответственно, ее структурно-механические характеристики.
Разработка технологии нового мягкого кислотно-сычужного сыра
На основании проведенных исследований установлены рациональные технологические параметры выработки мягкого кислотно-сычужного сыра с ржаными отрубями. Ржаные отруби обрабатывали предложенным способом. Выработку нового вида сыра проводили по технологической схеме, представленной на рисунке 3.12.
При производстве мягкого сыра использовали молоко нормализованное по жиру, которое пастеризовали при температуре (86...88) С с выдержкой 20...25 секунд. При этих режимах пастеризации происходит агрегация денатурированных частиц сывороточных белков, которые затем при сквашивании молока коагулируют вместе с казеином, образуя плотный сгусток [77].
Пастеризованную смесь кислотностью (20...22) Т охлаждали до температуры заквашивания (32+2) С.
Перед свертыванием в нормализованную смесь вносили бактериальную закваску из штаммов мезофильных молочнокислых стрептококков в количестве 2,5 %. Через 10 минут после нарастания кислотности вносили хлорид кальция в виде водного раствора из расчета (10...40) г сухой соли на 100 кг нормализованной смеси, обжаренные при температуре (200...210) С и охлажденные до температуры (18... 22) С ржаные отруби, молокосвертывающий препарат в количестве (2,0.. .2,5) г на 100 кг смеси.
Молоко с внесенными компонентами вымешивали в течение 4...6 минут и оставляли в покое для свертывания. Продолжительность свертывания колебалась от 30 до 40 минут. Готовый сгусток был плотным, имел на разрезе острые края и выделял небольшое количество прозрачной сыворотки.
После чего сгусток осторожно разрезали лирами с получением частиц с размерами грани от 20 до 30 мм, вымешивали в течение 8... 12 минут.
В тех случаях, когда по каким-либо причинам нормальная обсушка зерна задерживалась, его подогревали до температуры (35...37) С, не прекращая перемешивания, а затем производили вымешивание в течение 30...35 минут. В конце вымешивания проводили отбор сыворотки, после чего добавляли поваренную соль из расчета 400.. .600 г на 100 кг молока.
Перед формованием удаляли остатки сыворотки. Сырную массу перемешивали, после чего зерно вымешивали 10... 15 минут, а затем равномерно распределяли по формам. Общая продолжительность самопрессования составляла 8 часов при периодическом переворачивании сыра прямоугольной формы и без переворачивания сыра конусовидной формы. В начале самопрессования в течение 2,0...2,5 часов процесс проводили при температуре помещения (18...22) С с переворачиванием через каждые 15...25 минут, а затем через каждые 1,5...2,0 часа до конца самопрессования при температуре (4...6) С. К концу самопрессования сыр приобретал необходимую форму, а его тесто становилось достаточно монолитным.
Готовые сыры упаковывали в пергамент, подпергамент, целлофан, полимерные пленки и другие материалы.
Хранение сыра осуществляли при температуре от 4 до 6 С в течение не более 6 суток.
