Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Теоретические основы получения продуктов здорового питания 8
1.2. Состав и свойства молочной сыворотки и ее использование в производстве продуктов питания 18
1.3. Особенности производства комбинированных продуктов . 31
1.4. Заключение по обзору литературы и задачи исследований ... 40
2. Организация работы и методы исследований 46
2.1. Методика проведения работы 46
2.2. Основные методы исследований 49
3. Результаты исследований и их анализ 51
3.1. Изучение состава и свойств основных компонентов, используемых в создаваемом продукте 51
3.1.1. Фракции размола зерна 51
3.1.2. Молочная сыворотка 61
3.1.3. Пектиновые вещества 63
3.2. Моделирование продуктов функционального назначения на основе молочного белково-углеводного сырья 67
3.3. Отработка параметров получения структурированных продуктов на основе молочной сыворотки и зерновых добавок 77
3.3.1. Влияние дозы пектина, количества зерновой добавки и температуры гелеобразования на динамическую вязкость сгустка 79
3.3.2. Влияние дозы пектина, количества зерновой добавки и температуры гелеобразования на вкус и запах продукта 83
3.3.3. Влияние дозы пектина, количества зерновой добавки и температуры гелеобразования на консистенцию продукта 86
3.3.4. Анализ рола изучаемых фактород л формирояании продукта. 90
3.4. Практическая реализация результатов исследований 93
3.4.1. Установление сроков годности новых продуктов 113
Выводы 106
Сяжхж яятературм 167
Приложения. .. 424
- Состав и свойства молочной сыворотки и ее использование в производстве продуктов питания
- Заключение по обзору литературы и задачи исследований
- Моделирование продуктов функционального назначения на основе молочного белково-углеводного сырья
- Влияние дозы пектина, количества зерновой добавки и температуры гелеобразования на динамическую вязкость сгустка
Состав и свойства молочной сыворотки и ее использование в производстве продуктов питания
Самостоятельное физиологическое значение имеют неперевариваемые углеводы, которые составляют основу группы соединений, относящихся к пищевым волокнам. Несмотря на то, что они не утилизируются организмом, их роль в питании человека весьма существенна. Недостаточное потребление пищевых волокон рассматривается как фактор риска развития ряда заболеваний.
Особая роль среди пищевых волокон отводится пектиновым веществам, обладающим комплексом уникальных свойств (адсорбция тяжелых металлов, бактерицидное действие, участие в метаболизме холестерина и другие). Их используют в лечебно-профилактическом питании [25].
Существенная роль в функционировании организма принадлежит витаминам и минеральным веществам. По своей природе витамины подразделяются на водорастворимые (С, Вь В2, В6, Вї2, РР, фолацин, пантотеновая кислота и биотин) и жирорастворимые (А, Д, Е и К). Кроме того, ряд веществ относят к жироподобным соединениям (биофлавоноиды, холин, карнитин, липоевая, оротовая и парааминобензойная кислоты) [94].
Известно, что большая часть витаминов должна поступать в организм с пищей. Недостаток витаминов в рационе приводит к нарушениям в организме биохимических и физиологических процессов и, как следствие этого, к различным заболеваниям.
Международная конференция по питанию, проходившая в 1992 году по инициативе ФАО/ВОЗ, указала на широкое распространение дефицита витаминов и других микронутриентов и подчеркнула необходимость разработки широкомасштабных мер для эффективной их коррекции. Массовые обследования жителей в различных регионах России показали на недостаточное потребление ими витаминов и некоторых минеральных веществ (железо, кальций, йод, селен и другие) [117]. Поэтому витаминизация продуктов питания является актуальной проблемой. Минеральные вещества, не обладая энергетической ценностью, в организме участвуют в построении костной ткани, регулируют водно-солевое и кислотно-щелочное равновесие, входят в состав ферментных систем, а также участвуют в выполнении ряда других сложнейших функций. Все минеральные вещества, входящие в пищевые продукты, делятся на макроэлементы (кальций, фосфор, магний, калий, хлор, сера и другие) и микроэлементы (железо, цинк, медь, йод, кобальт и другие). Как правило, содержание макроэлементов в продуктах составляет от нескольких миллиграммов до сотен миллиграммов в 1 кг, а содержание микроэлементов измеряется микрограммами. Важным критерием для микроэлементов является их количество. В определенных дозах они положительно сказываются на состоянии организма. Однако повышенное их количество может привести к ухудшению различных функций организма и даже вызвать его отравление. Токсичные микроэлементы объединяют единым названием "тяжелые металлы". Учитывая их опасность для здоровья человека, установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) их присутствия в пищевых продуктах [18, 150, 160]. Таким образом, полноценное питание является обязательным и одним из основных условий здорового образа жизни человека. Оно обеспечивает нормальный рост и развитие детей, способствует профилактике заболеваний, продлению жизни людей, повышению работоспособности и создает условия для адекватной адаптации человека к окружающей среде. Поэтому проблема питания постоянно находится под пристальным вниманием ученых самых разных специальностей (медики, химики, пищевики, микробиологи, агрономы и многие другие). Проблема проектирования продуктов и рационов питания с задаваемой пищевой ценностью подробно рассмотрена в работах Н.Н.Липатова (мл) [66, 67]. Под пищевой ценностью автор подразумевает понятие, интегрально отражающее всю полноту полезных свойств продукта, в том числе степень обеспечения им физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах и энергии. Сформулированы принципы проектирования состава сбалансированных продуктов и содержащих их рационов [68]. Основные их положения следующие: - соответствие рационально сбалансированной рецептуре; - соответствие сбалансированности аминокислотного состава белоксо-держащих ингредиентов статистически обоснованному белковому эталону; - возможность целенаправленно изменять жирнокислотный состав внесением дополнительных жирсодержащих ингредиентов; - максимальное приближение к задаваемому соотношению между насыщенными, мононенасыщенными и полиненасыщенными жирными кислотами в любом наборе жирсодержащих ингредиентов; - расчет рецептур продукта, входящего в рацион, с учетом состава блюд и продуктов, употребляемых одновременно с проектируемым; - состав многокомпонентного продукта в одноразовом или суточном рационах должен балансировать их по энергетической ценности, соотношению макро- и микропитательных веществ и набору балластных компонентов пищи. Эти положения служат теоретической базой при создании большого количества молочных, мясных, хлебобулочных, безалкогольных и других типов продуктов нового поколения, отвечающих требованиям, предъявляемым к продуктам лечебно-профилактического назначения.
Заключение по обзору литературы и задачи исследований
Большой комплекс исследований по получению этилового спирта из молочной сыворотки выполнен МВ.Залашко и его учениками [44, 45]. Подобраны специальные дрожжи, способные активно сбраживать молочную сыворотку и обеспечивать высокий выход спирта, а также отработана технологическая схема его производства в промышленных условиях.
Комплекс исследований по разработке отечественной промышленной технологии получения этилового спирта из молочной сыворотки выполнен во ВНИИМС [53]. Важной частью выполненных исследований был поиск штаммов дрожжей - активных продуцентов этанола. Установлены режимы ферментации отобранных штаммов. Технологический процесс получения этанола из молочной сыворотки, предложенный ВНИИМС, включает следующие технологические операции: - коагуляция и выделение белков; - приготовление производственной закваски дрожжей; - заквашивание молочной сыворотки закваской лактозосбраживающих дрожжей и сбраживание лактозы в этиловый спирт; - перегонка бражки, эпюрация и ректификация бражного дистиллята. Продукт, полученный по данной технологии, соответствует требовани ям ГОСТ 59 62-67 "Спирт этиловый ректификованный". Известно несколько технологий получения напитков типа вина с использованием молочной сыворотки [44, 96, 113, 154]. Разработке тонизирующих напитков на основе молочной сыворотки посвящены исследования А.В.Крупина [59]. Установлено, что сыворотка служит хорошей основой для получения слабоалкогольных тонизирующих напитков (содержание этилового спирта около 3,0%). Вкусовой фон этим напиткам придается за счет использования различных ягодных морсов [57, 60, 62].
Ельцовой Е.В. описывается технология получения слабоалкогольного Напитка из яблочного сока и сыворотки [33]. Смесь этих ингредиентов сбраживают дрожжами до получения продукта с содержанием 4,7% этилового спирта. Кроме того, в ходе дображивания в нем накапливается ряд других ароматических соединений [34].
Голуб О.В. разработаны рецептуры и технология производства фито-сиропов различного уровня минерализации, имеющих в своем составе клюквенный и черноплодный соки, экстракты травы зверобой и плодов шиповника. Минерализацию проводили солью природной минеральной воды озера Шира до уровня количественного содержания минеральных веществ в искусственно минерализованных водах [26, 27, 28, 29, 95]. В дальнейшем на основании минерализованных сывороточных фитосиропов были получены продукты с желеобразной консистенцией, содержащие около 30% сухих веществ [30].
Одно из направлений переработки молочной сыворотки заключается в ее концентрировании путем сгущения, сушки, а также обработки различными мембранными методами. Степень и способ концентрирования зависят от требований потребителей концентратов, технико-экономических условий производства, продолжительности хранения продукта и других факторов [90, 91, 112, 137].
Весьма перспективным направлением переработки молочного сырья является биомембранная технология, глубоко проработанная в последние годы В.В.Молочниковым и А.А.Храмцовым [140, 141, 142]. Авторами разработаны научно-технические основы и блок-схемы алгоритма биомембранной технологии различных видов молочного полисахаридного концентрата с регулированием их состава и свойств. Полученный молочно-полисахаридный концентрат характеризуется биологической сбалансированностью, низкой буферной емкостью, высокими пенообразующими, гелеобразующими и стабилизирующими свойствами, что позволяет использовать его в качестве основы для продуктов лечебно-профилактического и специального назначения.
С целью расширения возможностей использования творожной сыворотки на пищевые цели рекомендуется проводить ее деминерализацию методом ионного обмена [80]. Для этого применяют высокоэффективные катионитные и анионитные смолы отечественного производства. Уровень деминерализации регулируют количественным соотношением смолы и сыворотки, а также продолжительностью процесса. В результате обработки массовая доля минеральных солей в сыворотке уменьшается на 50-70%, а титруемая кислотность снижается примерно в два раза. Деминерализованная сыворотка обладает улучшенными функциональными и технологическими свойствами, что позволило разработать на ее основе ряд сгущенных и сухих концентратов пищевого назначения [32].
Важнейшим направлением переработки молочной сыворотки является выделение ее составных компонентов с последующим их использованием в различных отраслях пищевой промышленности и медицине. Одним из распространенных продуктов этой категории является молочный сахар. В зависимости от назначения вырабатывают несколько разновидностей молочного сахара: сахар-сырец, пищевой молочный сахар, рафинированный молочный сахар и фармокопейный молочный сахар [116].
Технология получения молочного сахара включает следующие этапы: удаление из сыворотки несахаров (молочного жира, казеиновой пыли, сывороточных белков, минеральных солей), сгущение сыворотки для получения перенасыщенных растворов лактозы, кристаллизация лактозы, разделение кристаллизата на кристаллы и межкристаллическую жидкость, сушка кристаллов лактозы.
Моделирование продуктов функционального назначения на основе молочного белково-углеводного сырья
Из таблицы видно, что с увеличением дозы пектина, а также количества зерновой добавки величина динамической вязкости продукта возрастает. Так, для образцов с 6,0% зерновой добавки при увеличении дозы пектина с 1,0 до 3,0% ее значение возросло в 2,85 раза, а с 1,0 до 5,0% - в 10,3 раза. Соответственно для образцов с 8,0% зерновой добавки рост величины динамической вязкости составил 3,4 и 9,0 раз, а для образцов с 10,0% зерновой добавки - в 1,5 и 4,2 раза.
Влияние зерновой добавки на динамическую вязкость продукта наиболее выражено при небольших дозах пектина. Увеличение количества зерновой добавки с 6,0 до 10,0% привело к возрастанию значения динамической вязкости продукта для образцов с 1,0% пектина в 3,8 раза, с 3,0% пектина - в 2,0 раза, а для образцов с 5,0% пектина - в 1,6 раза.
Таким образом, выполненный цикл исследований позволил установить, что при выработке структурированных продуктов на основе молочной сыворотки рациональными количествами используемых ингредиентов, позволяющих получить продукт с хорошими органолептическими показателями, являются следующие: количество зерновой добавки (8±1)%, доза пектина (3,0±0,5)%.
В предыдущих главах установлено влияние дозы, соотношения растительных компонентов, количества и вида пектина; доз буферной соли и лимонной кислоты; температуры тепловой обработки на формирование многокомпонентного продукта на основе творожной сыворотки. Полученные результаты исследований позволяют создать новые виды продуктов высокого качества, а именно, структурированные продукты, как функционального назначения, так и для общего потребления.
Таким образом, были выполнены все необходимые и достаточные исследования для разработки, на научной основе, технологического процесса производства многокомпонентных структурированных продуктов (желе, соусы) на основе творожной сыворотки с использованием различных структу-рообразователей.
Выполненные в предыдущих главах исследования послужили основой для создания целого ряда новых видов структурированных продуктов на основе творожной сыворотки с использованием различных структурообразова-телей и обогащенных растительными добавками.
Разработка технологии производства многокомпонентных желированных продуктов на основе молочной сыворотки с использованием пектина, пшеничных зародышей и пшеничных отрубей По результатам выполненных в данной работе исследований предло жена технология производства желированного продукта, обогащенного тпеничными зародышевыми хлопьями и отрубями с использованием пектина. Продукт получил название «Оптимиаль». Технологический процесс осуществляется в последовательности, приведенной на схеме (рис. 3.15). Способ производства многокомпонентного продукта заключается в следующем. Измельченные пшеничные зародыши и пшеничные отруби смешивают с пектином и сахаром и перемешивают от 3,0 до 5,0 минут до образования мелкодисперсной системы. В измельченные сухие компоненты вносят тво рожную сыворотку температурой 8 - 10 С. Затем нагревают до температуры (20±2)С и оставляют в покое до 30 минут для набухания ее компонентов. Смесь пастеризуют при температуре (95=Ы)С при постоянном перемешивании. Затем осуществляют регулирование активной кислотности смеси 50% раствором лимонной кислоты до достижения рН (4,2±0,2). Пастеризованную смесь охлаждают до температуры (68±2)С. После чего ее расфасовывают и охлаждают до температуры 35-40С (медленно, при комнатной температуре в производственном цехе). Доохлаждение продукта до температуры (4±2)С проводят в холодильной камере. Рецептура на желе «ОПТИМИАЛЬ» представлена в таблице 3.26. Для расширения ассортимента желированных продуктов изучали возможность использования в их производстве кристаллического ванилина, растворимого кофе и какао-порошка, а также морковного пюре. Разработаны рецептуры на многокомпонентные желированные продукты: «ОПТИМИАЛЬ кофейный», «ОПТИМИАЛЬ с какао»; «НАТУРАЛЬ» (табл. 3.27, 3.28, 3.29).
Технологии производства данной серии продуктов соответствуют процессу производства, приведенному выше. Однако они имеют некоторые особенности. При производстве продуктов «ОПТИМИАЛЬ кофейный» и «НАТУРАЛЬ» растворимый кофе и кристаллический ванилин добавляют в сухую измельченную смесь компонентов продуктов перед внесением в творожную сыворотку.
При производстве продукта «ОПТИМИАЛЬ с какао» ванилин вносится аналогичным способом, а какао - в виде сиропа. Для приготовления сиропа к просеянному порошку добавляют равную часть сахарного песка, тщательно перемешивают массу до равномерного распределения составных частей и вносят в нее порциями при постоянном перемешивании три части нагретой до 60-65С сыворотки. Затем смесь пастеризуют при 85-90С и выдерживают при этой температуре 30 минут. Полученный сироп фильтруют и вносят в приготовленную смесь творожной сыворотки пектина, пшеничных зародышевых хлопьев и пшеничных отрубей.
Влияние дозы пектина, количества зерновой добавки и температуры гелеобразования на динамическую вязкость сгустка
Предложенные технологии производства многокомпонентных структурированных продуктов потребовали установления сроков их годности на основе комплексных исследований, в результате которых должны подтвердиться сохранение качества, включая органолептические показатели, и пищевую ценность в течение предполагаемого срока хранения.
Производство данных продуктов предполагает их повышенную храни-моспособность за счет использования структурообразователей.
На основании литературных данных и собственных исследований нами установлен предполагаемый срок годности 30 суток. Сроки исследования продуктов должны, по длительности, превышать предполагаемый срок годности на время, определяемое так называемым коэффициентом резерва, который составляет в данном случае величину равную 1,5. Поэтому сроки исследования продуктов должны превышать по продолжительности предполагаемый срок годности в 1,5 раза, и следовательно, должны быть равны 45 суткам. Для установления срока годности продуктов оценивали органолептические (внешний вид, цвет, консистенцию, вкус и запах) и микробиологические показатели. Исследуемые образцы продуктов хранили при температуре (4±2)С, (9±1)С, (19±1)С. При хранении продуктов в течение 45 суток при температуре (4±2)С и (9±1)С органолептические показатели изменялись незначительно. Хранение продуктов при (19±1)С приводило к снижению оценки консистенции на 4-5 баллов уже на 5 сутки исследований из-за разжижения структуры желе. Балловая оценка вкуса и запаха также снижалась на 1-2 балла из-за появления излишне кислого привкуса. В таблице 3.33 приведены данные, характеризующие микробиологические показатели продуктов в процессе хранения при разных температурах. Из таблицы видно, что хранение желированного продукта при (4±2)С не оказало существенного влияния на увеличение численности микрофлоры. Ее количество за 45 суток хранения возросло всего в 2,1 раза, в том числе за первые 15 суток в 1,4, а за 30 суток в 1,7 раза. Несколько иную картину наблюдали в варианте хранения продукта при (9±1)С. Численность микрофлоры за 15 суток хранения увеличилась в 6,6, за 30 суток хранения - в 16,5, а за 45 суток хранения - в 27,0 раз. Особенно активный рост микрофлоры отмечали при хранении продукта при (19±1)С. Уже через 15 суток ее численность увеличилась в 43,4 раза, через 30 суток - в 176 раз и через 45 суток - в 494 раза. При режимах хранения (4±2)С и (9±1)С активная кислотность находилась в пределах допускаемых величин на протяжении всего срока исследований, а при (19±1)С уже на пятые сутки отмечалось снижение активной кислотности ниже допускаемых значений (менее 4,0 ед. рН) (таблица 3.34). 1. Исследованы состав и свойства различных видов отрубей, зародышей пшеницы, молочной сыворотки и пектинов в связи с их использованием в производстве желированных продуктов функционального назначения. 2. Рассмотрена возможность математического моделирования продуктов функционального назначения с использованием молочной сыворотки, продуктов переработки зерна и пектинов, обогащенных биологически активными веществами (витаминами, полиненасыщенными жирными кислотами, пищевыми волокнами, макро- и микроэлементами и другими). 3. Изучено влияние различных количеств зерновых добавок и пектинов, а также температуры гелеобразования на состояние консистенции, а также вкус и запах желированного продукта на основе молочной сыворотки. Получены уравнения регрессии, характеризующие эти зависимости. 4. Установлено, что при выработке желированных продуктов на основе молочной сыворотки рациональными количествами используемых ингредиентов, позволяющих получать продукт с хорошими органолептическими показателями, являются следующие: количество зерновой добавки (8±1)%, доза пектина (3,0±0,5)%. 5. Разработаны технологии четырех видов желированных продуктов «ОП-ТИМИАЛЬ», «ОПТИМИАЛЬ кофейный», «ОПТИМИАЛЬ с какао» и «НАТУРАЛЬ». 6. Исследована биологическая и пищевая ценность новых продуктов, а также влияние условий хранения на их состав и свойства.
