close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Каталог опалубочных систем и материалов;pdf

код для вставкиСкачать
1
На правах рукописи
Гостищева Елена Александровна
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МЯГКИХ СЫРОВ
С ПРИМЕНЕНИЕМ МОЛОЧНО-БЕЛКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
Специальность:
05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных
продуктов и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Ставрополь – 2014
2
Работа выполнена в Федеральном государственном автономном
образовательном учреждении высшего профессионального образования
«Северо-Кавказский федеральный университет» (ФГАОУ ВПО СКФУ)
Научные руководители:
доктор технических наук, профессор
Евдокимов Иван Алексеевич
доктор технических наук, профессор
Суюнчев Олег Азаматович
Официальные оппоненты: Смирнова Ирина Анатольевна
доктор технических наук, профессор, ФГБОУ
ВПО «Кемеровский технологический институт
пищевой промышленности», заведующий
кафедрой технологии молока и молочных
продуктов
Лепилкина Ольга Валентиновна
доктор технических наук, старший научный
сотрудник, ГНУ «Всероссийский научноисследовательский институт маслоделия и
сыроделия», заведующий отделом физической
химии
Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение «Воронежский
Государственный Университет Инженерных
Технологий» (ФГБОУ ВГУИТ), г. Воронеж
Защита состоится «18» декабря 2014 г. в 10:00 ч. на заседании
диссертационного совета Д 212.245.05 при ФГАОУ ВПО «СевероКавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул.
Пушкина, 1, корп. 3, ауд. 506.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГАОУ
ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355029, г.
Ставрополь, пр. Кулакова, 2, www.ncfu.ru.
С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах ФГАОУ
ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» www.ncfu.ru и ВАК
Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gor.ru/ru/dissertation/
Автореферат разослан
«___» __________ 2014 г.
Ученый секретарь диссертационного
совета, кандидат биологических наук
Р.О. Будкевич
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ*
Актуальность темы. С учетом требований современных тенденций
создание
рациональных
высококачественных
технологий
продуктов
биологически
является
одним
из
полноценных
актуальных
и
приоритетных направлений пищевой промышленности.
С каждым годом увеличивается потребление сыров как в странах с
традиционным сыроделием, так и в странах, где ранее сыр не входил в
ежедневный
рацион
питания.
Российский
рынок
преимущественно
представлен твёрдыми и полутвердыми сырами, в то время как европейские
страны (Германия, Франция, Италия и др.) традиционно славятся широким
ассортиментом мягких сыров.
Сегодня наиболее перспективным является производство мягких сыров,
которые имеют ряд преимуществ по сравнению с твёрдыми и рассольными
сырами: более эффективное использование молочного сырья; возможность
реализации без созревания; высокая биологическая ценность продукта ввиду
повышенного содержания незаменимых аминокислот и т.д. Это позволяет
предприятиям отрасли экономить сырьевые, трудовые, энергетические и
финансовые ресурсы.
Теоретические и практические основы разработки мягких сыров
заложены в трудах отечественных ученых Диланяна З.Х., Николаева А.М.,
Крашенинина П.Ф., Остроумова Л.А., Суюнчева О.А., Оноприйко А.В.,
Шалыгиной А.М., Раманаускаса Р.И., Хамагаевой И.С., Бобылина В.В.,
Смирновой И.А., Гудкова А.В., Гавриловой Н.Б. и др.
Признавая необходимость увеличения производства сыров при минимальных
капитальных затратах и экономном расходовании сырья, следует отметить
направления развития молочной отрасли за счет увеличение производства
мягких сыров, организации переработки вторичного молочного сырья и
использования в сыроделии мембранных методов.
Таким образом, актуальным и экономически целесообразным является
____________
*Научный консультант экспериментальной части работы к.т.н. Клепкер В.М.
4
внедрение
технологий
мягких
сыров,
при
производстве
которых
непосредственно используется вторичное молочное сырье.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является
разработка технологии мягкого творожного сыра на основе белковых
концентратов, полученных из вторичного молочного сырья с использованием
баромембранных методов.
В соответствии с целью решались следующие задачи:
- теоретически обосновать возможность использования концентратов
обезжиренного молока и творожной сыворотки при производстве мягких
творожных сыров;
- исследовать динамику состава и свойств концентратов обезжиренного
молока, полученных в процессе ультрафильтрации (УФ-концентрата);
- исследовать особенности микрофильтрационного концентрирования
натуральной
творожной
сыворотки,
изучить
состав
и
свойства
микрофильтрационного концентрата (МФ-концентрата);
- определить фракционный состав белков МФ-концентрата творожной
сыворотки;
- изучить возможность комплексного использования УФ-концентрата
обезжиренного
молока
и
МФ-концентрата
творожной
сыворотки
в
производстве творожных сыров;
- определить оптимальное количество закваски и микробиального
ферментного
препарата
при
производстве
творожных
сыров
с
использованием УФ- и МФ-концентратов;
- изучить реологические, физико-химические, микробиологические и
органолептические показатели мягкого творожного сыра;
- разработать технологию и рецептуру творожного сыра на основе
белковых концентратов вторичного молочного сырья;
- провести оценку экономической эффективности и экологической
безопасности разработанной технологии творожного сыра.
5
Научная новизна работы:
• теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность
использования УФ-концентратов обезжиренного молока и МФ-концентратов
творожной сыворотки при производстве мягких творожных сыров;
• изучены особенности микрофильтрационного концентрирования
натуральной творожной сыворотки;
•
исследованы
физико-химические,
микробиологические
и
реологические показатели УФ-концентратов обезжиренного молока и
МФ-концентратов творожной сыворотки;
• установлено оптимальное соотношение УФ- и МФ-концентратов и
массовой доли жира в смеси при производстве мягкого творожного сыра;
• впервые изучено влияние массовой доли жира и сухих веществ на
физико-химические и реологические показатели смеси для производства
творожного сыра и выявлены оптимальные значения указанных параметров:
содержание сухих веществ в смеси – 30 %, массовая доля жира – 20 %;
• изучено влияние закваски и микробиального ферментного препарата на
реологические и синеретические свойства сгустка из смеси УФ- и
МФ-концентратов вторичного молочного сырья; определено их оптимальное
количество – закваска Danisko(МА-11) – 2 %, фермент – 0,001 г/л.
Практическая
значимость
работы.
Разработана
технология
и
рецептура мягкого творожного сыра, утверждена техническая документации
ТУ 9225-002-10289183-2013 «Творожный сыр «Кавказский». Проведены
опытно-промышленные выработки творожного сыра на ОАО «Молочный
комбинат «Ставропольский» и ООО «ПребиоЛайф».
Материалы работы используются в учебном процессе на кафедре
прикладной биотехнологии СКФУ при подготовке инженеров-технологов.
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждены на
международных,
всероссийских
и
региональных
научно-технических
конференциях и семинарах: «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону»
(г. Ставрополь, 2006); «Инновационные технологии и оборудование в
6
молочной промышленности» (г. Воронеж, 2010); «Инновационный опыт
агропромышленного
централизованного
производство
переработки
холдинга
цикла
«КОМОС
переработки
высокоэффективных,
сырья.
Качество
ГРУПП»
молока,
по
интегрированию
ресурсосберегающих
продукции:
созданию
производство,
в
технологий
оценка
и
регулирование» (г. Ижевск, 2012); «Совершенствование технологий и
аппаратурно-процессового оформления производства творога, мягких и
фигурных сыров» (г. Белореченск, Адыгея, 2013), «Современные достижения
биотехнологии» (г. Минск, 2014).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 7
публикациях, в том числе в 2 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
На «Способ производства творожного сыра» в ФИПС подана заявка на
изобретение № 2014117400/10(027536) от 30.04.2014 г.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,
пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 193 наименования, в
том числе 28 иностранных и приложений. Работа изложена на 150 страницах
машинописного текста, содержит 41 таблицы, 34 рисунка и 4 приложения.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность и перспективы переработки
вторичного молочного сырья, сформулированы основные положения,
выносимые на защиту.
В первой главе «Анализ состояния вопроса и задачи исследования»
рассмотрены особенности технологии мягких, в том числе творожных сыров,
как
перспективного
направления
в
сыроделии.
Представлен
обзор
вторичного молочного сырья, как основы для производства творожных
сыров.
Обоснована
использованием
актуальность
молочно-белковых
производства
концентратов,
творожных
сыров
полученных
с
путем
обработки вторичного молочного сырья баромембранными методами.
Приведена характеристика заквасочной микрофлоры, используемой при
7
производстве
творожных
сыров.
На
основании
априорного
анализа
технических решений сформулированы цель и задачи диссертационного
исследования.
Во второй главе «Организация проведения экспериментов, объекты
и методы исследований» описаны объекты исследований, стандартные
физико-химические и биохимические методы, а также оригинальные
методики по определению фракционного состава белков, аминокислотного и
жирнокислотного состава и степени синерезиса.
На рисунке 1 представлена структурная схема, в которой отражены
основные этапы исследований.
Анализ состояния вопроса
Обоснование и цель работы
Экспериментальные
исследования
Экспериментальные
исследования по
микрофильтрационной обработке
творожной сыворотки
Экспериментальные
исследования по
ультрафильтрационной
обработке обезжиренного
молока
Концентрат
творожной сыворотки
Концентрат
обезжиренного
молока
Исследование реологических, физико-химических, микробиологических и
органолептических показателей концентратов
Определение оптимального
соотношения концентратов
Определение доз внесения технологических
ингредиентов: сливок, закваски, фермента
Изучение структурно-механических и
технологических характеристик смеси в
процессе образования сгустка
Исследование реологических, физико-химических, микробиологических и
органолептических показателей готового продукта
Определение хранимоспособности продукта
Разработка технологии творожного сыра
Оценка экономической эффективности, экологической безопасности
технологии творожного сыра
Рисунок 1 – Структурная схема проведения исследований
8
В отдельном разделе представлено математическое планирование
экспериментов и статистическая обработка результатов с использованием
пакета программы Statistica 6.0, MS Excel.
В третьей главе «Исследование особенностей концентрирования
вторичного молочного сырья баромембранными методами» рассмотрены
теоретические предпосылки создания творожных сыров из концентратов
вторичного молочного сырья, изложены результаты исследований процессов
микрофильтрации и ультрафильтрации вторичного молочного сырья,
исследована
возможность
совместного
использования
УФ-
и
МФ- концентратов для выработки творожных сыров.
На первом этапе проводились исследования процесса микрофильтрации
натуральной
творожной
сыворотки.
Физико-химические
показатели
исходной сыворотки и продуктов микрофильтрации представлены в
таблице 1.
Таблица 1 - Физико-химические показатели исходной сыворотки и
продуктов микрофильтрации
Вид сырья
Исходная
сыворотка
Пермеат
Концентрат
Содержание белка,
%
Электропроводность,
mS
Солесодержание,
г/л
рН
Кислотность,
°Т
Жир,%
0,647±0,03
7,58±0,2
4,10±0,2
4,68±0,25
58±2,0
0,1±0,01
0,382±0,02
7,96±0,2
4,34±0,2
4,67±0,25
58±2,0
следы
1,056±0,05
7,44±0,2
4,22±0,2
4,69±0,25
60±2,0
7,7±0,35
В процессе микрофильтрации в концентрат интегрируются основные
компоненты сыворотки. Например, содержание белка в исходной сыворотке
составляло 0,647 %, в концентрате – 1,056 %, в пермеате до 0,382 %. Это
свидетельствует о том, что процесс микрофильтрации позволяет полностью
сконцентрировать казеиновую фракцию и частично денатурированные в
процессе пастеризации сывороточные белки, размер молекул которых
превышает диаметр пор мембраны. Наряду с белковой фракцией процесс
микрофильтрации позволяет сконцентрировать жировую фазу до содержания
9
7,7 %. В процессе микрофильтрации происходит перераспределение солей
между пермеатом и концентратом, поэтому по солесодержанию разница
незначительна.
Динамика изменения сухих веществ в процессе микрофильтрации
творожной сыворотки представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Динамика изменения сухих веществ в процессе
микрофильтрации натуральной творожной сыворотки
Проведенные
эксплуатация
ранее
установки
исследования
без
показали,
регенерации
и
что
дальнейшая
промывки
приводит
к
существенному снижению производительности вследствие образования
белкового
поляризационного
слоя
на
поверхности
мембран,
и
обезвоживанию обрабатываемого продукта непосредственно вблизи пор, что
приводит к увеличению трансмембранного давления. Непрерывное время
работы мембранной установки (3 - 3,5) часа.
Нами изучены микробиологические показатели творожной сыворотки,
МФ-пермеата и МФ-концентрата (таблица 2).
Как
видно,
основное
количество
микроорганизмов
в
процессе
микрофильтрации переходит из сыворотки в концентрат, тогда как пермеат
имеет
минимальную
микробную
обсеменённость.
Как
следствие,
10
МФ-концентрат необходимо подвергать дополнительной тепловой обработке
при дальнейшем использовании в технологическом процессе.
Таблица 2 - Микробиологические показатели творожной сыворотки,
МФ-пермеата и МФ-концентрата
Микробиологические показатели
Объект исследования
Творожная сыворотка
пастеризованная
МФ-концентрат
творожной сыворотки
МФ-пермеат
творожной сыворотки
КМАФАнМ,
КОЕ/г
БКГП, (колиформы),
см3(не допускается)
Дрожжи /
плесневые грибы,
КОЕ в см3
Споровые, анаэробные бакте-рии,
в 1 см3
(6,5-7,5)×104
0,01
Не обнаружено
Не обнаружено
(8,7-9,7)×104
0,01
Не обнаружено
Не обнаружено
41±5
0,01
Не обнаружено
Не обнаружено
Для оценки возможности использования МФ-концентрата в технологии
производства творожных сыров проводились исследования реологических
свойств. Динамика изменения вязкости МФ-концентрата представлена на
рисунке 3.
Рисунок 3 - Динамика изменения вязкости микрофильтрационного
концентрата
С повышением массовой доли сухих веществ
МФ-концентрата
происходит закономерное увеличение динамической вязкости. Значение
этого показателя на момент окончания процесса составляет 96 мПа·с при
содержании сухих веществ 14,5 %. МФ- концентрат творожной сыворотки
11
обладал
чистым
однородную
кисломолочным
консистенцию,
вкусом
и
обусловленную
запахом,
высоким
имел
густую,
содержанием
скоагулированных белковых частиц и молочного жира.
При производстве белковых продуктов важной характеристикой сырья
является его белковый состав. Поэтому была проведена сравнительная
оценка содержания основных фракций белков в исходной сыворотке,
МФ-пермеате и МФ-концентрате методом эксклюзионной хроматографии со
спектрофотометрической
детекцией
на
хроматографической
системе
BioLogic DuoFlow Maximizer 20. Анализ показал (рисунок 4), что в
творожной сыворотке пик высокомолекулярной фракции (1) в 2,37 раза ниже,
чем пик низкомолекулярной фракции (2) белков, что говорит о повышенном
содержании сывороточных белков, по сравнению с казеином.
Для МФ-концентрата это соотношение составляет 1,93, что обусловлено
увеличением
доли
высокомолекулярной
фракции
и
подтверждает
предположение о том, что микрофильтрация сыворотки (диаметр пор
0,2 мкм) позволяет концентрировать высокомолекулярные белки.
Наибольшая разница в содержании белковых фракций отмечена в
пермеате, где высота пика низкомолекулярной фракции в 3,83 раза больше,
чем высота пика высокомолекулярной фракции, что свидетельствует об
отсутствии казеина.
На
следующем
этапе
изучали
процесс
ультрафильтрационного
концентрирования обезжиренного молока. В работе использовалась пилотная
баромембранная установка с полимерными мембранами рулонного типа.
Обезжиренное пастеризованное молоко обрабатывалось при температуре
(15±2) °С в течение 3 часов.
12
А
Б
В
Рисунок
4
–
Хроматограмма
фракционного
состава
белков:
А – творожной сыворотки; Б – МФ-концентрата творожной сыворотки;
В – МФ-пермеата творожной сыворотки
13
Динамика
изменения
содержания
сухих
веществ
в
процессе
ультрафильтрации отражена на рисунке 5, физико-химические показатели
обезжиренного молока, УФ-концентрата и УФ-пермеата представлены в
таблице 3.
Рисунок 5 – Динамика изменения содержания сухих веществ в процессе
ультрафильтрации
Таблица 3 – Физико-химические показатели обезжиренного молока,
УФ-концентрата и УФ-пермеата
Вид сырья
Массовая доля
сухих
веществ, %
Массовая
доля белка,
%
Массовая доля
лактозы, %
Кислотность
титруемая, °Т
рН
Обезжиренное
молоко
8,6±0,4
3,2±0,2
4,5±0,2
16±1,0
6,75±0,15
ФК=2
ФК=3
ФК=4
12,5±0,6
18,0±1,0
23,5±1,0
26±2,0
32±2,0
40±2,0
6,61±0,15
6,58±0,15
6,56±0,15
ФК=2
ФК=3
ФК=4
4,3±0,2
5,2±0,2
5,5±0,2
5,5±1,0
6,0±1,0
6,5±1,0
6,71±0,15
6,67±0,15
6,74±0,15
Концентрат
6,1±0,3
4,9±0,2
10,7±0,6
5,2±0,2
14,4±0,7
5,4±0,2
Пермеат
0,20±0,01
4,6±0,2
0,24±0,01
4,9±0,2
0,26±0,01
5,2±0,2
Значение титруемой кислотности УФ-концентрата значительно выше
кислотности пермеата, что обусловлено концентрированием титруемых
ионогенных групп белков. Содержание лактозы варьировалось в пределах
(5,2 - 5,4) % как в концентрате, так и в пермеате.
Что касается динамической вязкости УФ-концентрата, то она в процессе
ультрафильтрации возрастала (рисунок 6).
14
Рисунок 6 – Изменение динамической вязкости в зависимости от
содержания сухих веществ в УФ-концентрате обезжиренного молока
С учетом того, что для получения творожных сыров нами был выбран
способ производства без отделения сыворотки, то содержание сухих веществ
в смеси должно было соответствовать их содержанию в готовом продукте.
Поэтому для дальнейших исследований был выбран образец с содержанием
сухих веществ – 23,5 %, и массовой долей белка – 14,4 %, что
соответствовало фактору концентрирования (ФК) = 4 (по объему).
Немаловажную роль играют микробиологические показатели, которые
были
исследованы
в
образцах
УФ-концентрата
и
УФ-пермеата
свидетельствует
о
возможности
обезжиренного молока (таблица 4).
Анализ
полученных
данных
использования концентратов в качестве сырья для выработки творожных
сыров с учетом требований безопасности технического регламента на молоко
и молочную продукцию, при условии дополнительной тепловой обработки
сырья.
15
Таблица 4 – Микробиологические показатели молока обезжиренного,
УФ-концентрата и УФ-пермеата
Объект исследования
КМАФАнМ,
КОЕ/г
Микробиологические показатели
Дрожжи /
Споровые,
БКГП,
плесневые
анаэробные
(колиформы),
грибы,
бактерии, в 1
см3
КОЕ в см3
см3
Обезжиренное молоко пастеризованное
(4,5-5,2)×104
0,01
Не выявлено
Не выявлено
УФ-концентрат обезжиренного молока
(8,1-9,0)×104
0,01
Не выявлено
Не выявлено
33±6
Не выявлено
Не выявлено
Не выявлено
УФ-пермеат обезжиренного молока
На следующем этапе работы изучалась возможность совместного
использования УФ- и МФ-концентратов для выработки творожных сыров.
Вопросу сычужного свертывания УФ-концентрированного молока
посвящено много работ, однако информация о совместной коагуляции УФ- и
МФ-концентратов отсутствует. Нами были составлены смеси на основе МФи УФ-концентратов в различных соотношениях, после пастеризации при
температуре (78 ± 2) °С с выдержкой 15 с смеси охлаждались до температуры
(30 - 35) °С, затем в образцы вносилась закваска на основе мезофильных
молочнокислых микроорганизмов в количестве 5 % и микробиальный
фермент в количестве 0,002 г/л. Время сквашивания составляло (8 – 10)
часов, окончание процесса сквашивания фиксировали по характеру сгустка.
Физико-химические
и
реологические
характеристики
образцов
представлены в таблице 5, а органолептические показатели – на рисунке 7.
На основании анализа представленных данных выбрана смесь УФ- и
МФ-концентратов в соотношении 70:30. Образец обладал реологическими и
органолептическими показателями, свойственными сырам данной группы.
Продукт обладал мягкой мажущейся консистенцией, без крупинок и крупных
конгломератов, умеренно плотной, с незначительным синерезисом, имел
чистый молочный вкус и запах.
С ростом количества МФ-концентрата наблюдалось увеличение времени
свертывания, что обусловлено высокой кислотностью, негативно влияющей
на развитие заквасочной микрофлоры и действие сычужного фермента.
16
Продукт с более высоким содержанием МФ-концентрата имел мучнистую
неоднородную консистенцию и невыраженный вкус.
Таблица 5 – Оптимизация соотношения МФ- и УФ-концентратов для
выработки творожного сыра
Кислотность смеси
концен-тратов
№
п/п
УФконцентрат,%
МФконцентрат,%
1
100
0
°Т
40±2,0
2
90
10
3
80
4
5
Кислотность
продукта
Сухие вещества
смеси
концентратов, %
Вязкость
смеси,
мПа·с
рН
6,56±0,15
23,5±2,0
10,1±0,5
°Т
90±2,0
рН
4,47±0,15
43±2,0
6,53±0,15
22,5±2,0
11,7±0,5
90±2,0
4,48±0,15
20
47±2,0
6,50±0,15
21,5±2,0
12,8±0,5
91±2,0
4,46±0,15
70
30
48±2,0
6,50±0,15
20,6±2,0
25,4±1,0
93±2,0
4,44±0,15
60
40
50±2,0
5,67±0,15
19,7±1,0
40,9±2,0
96±2,0
4,37±0,15
6
50
50
51±2,0
5,49±0,15
18,7±1,0
48,7±2,0
98±3,0
4,36±0,15
7
40
60
54±2,0
5,42±0,15
17,8±0,9
59,2±3,5
100±3,0 4,35±0,15
8
30
70
57±2,0
5,31±0,15
16,8±0,7
67,8±5,5
101±5,0 4,36±0,15
9
20
80
59±2,0
5,01±0,15
15,9±0,7
79,0±6,5
103±5,0 4,33±0,15
10
10
90
60±2,0
4,85±0,15
14,9±0,6
87,0±7,0
106±5,0 4,32±0,15
11
0
100
60±2,0
4,69±0,15
14,0±0,6
96,0±9,5
107±5,0 4,32±0,15
Рисунок 7 – Балльная оценка органолептических показателей образцов
на основе смеси УФ- и МФ-концентратов
Увеличение в смеси количества УФ-концентрата придавало образцам
плотную структуру и, как следствие, выраженный синерезис.
17
На заключительной стадии были исследованы микробиологические
показатели образцов, полученных из смеси УФ- и МФ-концентратов по
окончанию сквашивания (таблица 6).
Требованиям технического регламента по содержанию молочнокислых
микроорганизмов в творожных продуктах максимально соответствовали
образцы с соотношением УФ- и МФ-концентратов 70:30 и 80:20,
соответственно.
Таблица 6 – Микробиологические показатели образцов смеси УФ- и
МФ-концентратов
Количество концентратов
УФ
МФ
100
0
90
10
80
20
70
30
60
40
50
50
40
60
30
70
20
80
10
90
0
100
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Содержание молочнокислых
микроорганизмов, КОЕ/г
(2,2±0,5)∙105
(2,6±0,5)∙105
(1,2±0,5)∙106
(2,2±0,5)∙106
(4,8±0,5)∙105
(2,6±0,5)∙105
(2,5±0,5)∙105
(5,0±0,5)∙104
(6,5±0,5)∙104
(8,4±0,5)∙104
(9,2±0,5)∙104
Однако наилучшую органолептическую оценку получил образец
с
соотношением 70:30.
В
четвертой
главе
«Оптимизация
параметров
производства
творожных сыров из УФ-концентрата обезжиренного молока и МФконцентрата творожной сыворотки» для улучшения потребительских
свойств разрабатываемого продукта исследовалось влияние массовой доли
жира на реологические и органолептические показатели творожного сыра.
Данные, полученные в ходе проведенных исследований, явились
основой для
математического описания и графического представления
процессов получения оптимальной смеси для творожного сыра.
С этой целью был проведен двухфакторный эксперимент. В качестве
варьируемых факторов Х1 и Х2 были выбраны массовая доля сухих веществ
18
(%) и массовая доля жира (%) соответственно. В качестве выходных
параметров Y1 и Y2 были выбраны показатели вязкости и синерезиса.
Математическая обработка данных эксперимента, проведенная в
программе Fisher с использованием кодированных значений, позволила
получить уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс:
Y1 = 9440,0 + 1605,614Х1 + 682,256Х2 – 1053,333Х12 – 636,667Х2 – 380,0Х1Х2
Y2 = 1,32 – 0,229Х1 – 0,430Х2 + 2,707Х12 + 0,923Х2 + 0,933Х1Х2
Анализ уравнений показывает, что при оптимизации процесса массовую
долю сухих веществ и жира необходимо увеличивать, причем более
значимым является фактор содержания сухих веществ. Квадратичные
эффекты свидетельствуют о наличии областей максимума для обоих
исследованных факторов.
Для определения оптимальных значений варьируемых параметров были
построены поверхности отклика выходных параметров и их сечения
(рисунки 8 и 9).
Сопоставление сечений поверхности отклика позволило определить
значения варьируемых параметров, при которых достигаются наилучшие
реологические показатели продукта – вязкость и синерезис:
- массовая доля жира (20 ± 5) %;
- массовая доля сухих веществ (32 ± 2) %.
При производстве творожных сыров одним из существенных факторов,
влияющих
на
качественное
формирование
физико-химических
и
органолептических показателей, является закваска.
Поскольку характерной особенностью сыров данной группы является
отсутствие в готовом сыре рисунка, за наличие которого отвечают
газообразующие микроорганизмы, то отсутствие их в составе заквасочной
микрофлоры являлось основным ориентиром при выборе закваски.
В работе использовалась закваска Danisco MA - 11 на основе культур
мезофильных молочнокислых лактококков невязкой расы (Lactococcus lactis,
19
Lactococcus cremoris), традиционно применяемой при производстве творога.
Доза закваски варьировалась в пределах (2 – 5) %.
Рисунок 8 - Поверхность отклика и ее сечение. Выходной параметр
вязкость
Рисунок 9 – Поверхность отклика и ее сечение. Выходной параметр
синерезис
Результаты исследований, представленные в таблице 7 и на рисунке 10,
показали, что с повышением дозы закваски отмечалось уплотнение
консистенции, ломкость сгустка, увеличение количества выделившейся
сыворотки, что негативно отразилось на внешнем виде продукта.
20
Таблица 7 – Физико-химические и реологические показатели смеси
концентратов в процессе сквашивания
Доза
закваски, %
1
2
3
4
5
6,51
6,51
6,15
5,95
Продолжительность сквашивания, часы
2
3
4
5
6
7
Активная кислотность, рН
6,14
5,96 5,65
5,43
4,80
4,44
6,05
5,90 5,56
5,12
4,88
4,41
5,95
5,70 5,05
4,86
4,38
4,40
5,87
5,61 4,90
4, 20 4,16
4,07
8
4,35
4,21
4,17
4,05
Динамическая
вязкость,
мПа·с
9460
9480
9660
9680
Синерезис,
мл
1,0
1,4
2,6
3,5
Рисунок 10 – Изменение кислотности образцов в процессе сквашивания
Внесение закваски в количестве 2 % способствовало получению
творожного сыра с хорошими органолептическими показателями – чистым,
кисломолочным вкусом и мажущейся однородной консистенцией без
отделения сыворотки.
На следующем этапе работы проводились исследования по подбору
дозы микробиального ферментного препарата с учетом повышенного
содержания белков в используемой смеси УФ- и МФ-концентратов. В работе
использовался
микробиальный
ферментный
препарат,
состоящий
из
химозина, продуцируемого культурой Aspergillus niger var. Awaamori – CHYMAX‖ Extra (80 тыс.ед.). Результаты представлены в таблице 8.
Определена доза внесения микробиального ферментного препарата в
количестве 0,001 г/л, что позволяет выработать творожный сыр, обладающий
наилучшими
потребительскими
свойствами.
Увеличение
количества
21
фермента ведет к уплотнению структуры сгустка и, как следствие,
повышению его синеретических свойств.
Таблица 8 – Показатели образцов творожного сыра в зависимости от
дозы внесения микробиального ферментного препарата
Доза закваски,
%
Доза
фермента,
г/л
1
2
0,001
9880
1,0
2
2
0,002
10209
2,5
3
2
0,003
12780
4,5
4
2
контроль (без
фермента)
9420
1,2
Динамическа
я вязкость,
мПас
Синерезис,
мл
№ образца
Показатели сгустка
Внешний вид
Сгусток плотный, однородный, мажущей консистенции. Отстоя
сыворотки не наблюдается.
Сгусток плотный, однородный, консистенция мажущая,
наблюдается отстой сыворотки.
Сгусток чрезмерно плотный, резинистый, консистенция
колющаяся. Наблюдается значительный отстой сыворотки.
Сгусток плотный, однородный, незначительный отстой
сыворотки.
Важную роль играет хранимоспособность творожного сыра, которая
исследовалась при температуре (6 ± 2) °С. В течение срока хранения
проводился контроль органолептических и микробиологических показателей,
а также титруемой кислотности образцов творожных сыров (таблица 9).
Таблица 9 – Микробиологические показатели творожного сыра (на 20-е
сутки хранения)
Наименование
образца
Творожный сыр
БГКП (колиформы) в 0,01
г продукта
не обнаружено
Микробиологические показатели
Количество молочнокислых
микроорганизмов, КОЕ/г
(1,8-3,0)×106
Дрожжи,
плесени, КОЕ/г
23±2;
18±2
Исходя из полученных данных установлено, что микробиологические
показатели продукта на конец срока хранения, составляющего 20 суток с
учетом коэффициента запаса (1,3), соответствуют требованиям технического
регламента на молоко и молочную продукцию.
В пятой главе «Технология производства творожных сыров,
технико-экономическая
и
экологическая
оценка
технологии»,
основываясь на проведенных исследованиях была разработана технология
творожного сыра на основе МФ- и УФ-концентратов под торговым брендом
22
«Кавказский». Физико-химические и органолептические характеристики
готового продукта приведены в таблицах 10 и 11.
Таблица 10 – Физико-химические показатели сыра «Кавказский»
Характеристика показателя для
сыра «Кавказский»
20,0
Наименование показателя
Массовая доля жира, %, не менее
Массовая доля углеводов, %, не более
3,7
Массовая доля белка, %, не менее
6,5
Массовая доля влаги, %, не более
70
Активная кислотность, рН, не ниже
4,8
Массовая доля хлористого натрия (поваренной соли), %, не более
1,0
Таблица 11 – Органолептические показатели сыра «Кавказский»
Наименование показателя
Характеристика показателя для сыра «Кавказский»
Внешний вид
Поверхность глянцевая, однородная, без отделения сыворотки
Вкус и запах
Консистенция
Цвет
Чистый, кисломолочный, слабосоленый
Нежная, кремообразная, однородная по всей массе
Цвет от белого до светло-кремового
Разработаны и утверждены технические условия ТУ 9225-002-102891832013 «Творожный сыр «Кавказский». Проведены опытно-промышленные
выработки образцов творожного сыра на базе ОАО «Молочный комбинат
Ставропольский» и ООО «ПребиоЛайф» (г. Ставрополь).
Принципиальная схема производства творожного сыра представлена на
рисунке 11.
Проведенный экологический мониторинг и определение рисков по
критическим контрольным точкам с использованием принципов HACCP
подтвердили безопасность разработанной технологии.
Расчеты технико-экономических показателей свидетельствуют о том,
что
внедрение
технологии
в
производство
является
экономически
целесообразным, затраты на рубль товарной продукции не превышают
0,84 руб.
23
1. Приемка
молока
2.1
Обезжиренное
молоко
3. Приемка
творожной
сыворотки
4. Пастеризация
t=(72-75)°C
5. Пастеризация
t=(82-86)°C
2. Сепарирование
2.2 Сливки
6. Ультрафильтрация,
Р-0,4 МПа, t-15 °С
7. Микрофильтрация,
Р-0,2 МПа, t-20 °С
6.2. Концентрат
7.1 Концентрат
6.1. Пермеат
5.2 Пермеат
8. Приготовление смеси
9. Пастеризация, t=(78±2)°С
10. Гомогенизация,
Р-15 МПа, t=40 ° С
11. Охлаждение до температуры
заквашивания t-(32-35) ° С
12. Фасовка
13. Внесение закваски
14. Внесение раствора
микробиального
фермента
15. Внесение соли
16. Сквашивание в
термостатной камере
17. Хранение
18. Транспортирование и
реализация
Рисунок 11 – Принципиальная схема производства творожного сыра
ВЫВОДЫ
1. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность
использования ультрафильтрационных концентратов обезжиренного молока
и
микрофильтрационных
концентратов
творожной
сыворотки
при
производстве мягких творожных сыров.
2. Изучены особенности концентрирования натуральной творожной
сыворотки и обезжиренного молока. Исследованы физико-химические,
микробиологические
и
реологические
показатели
УФ-концентратов
обезжиренного молока и МФ-концентратов творожной сыворотки.
3.
Изучен
фракционный
состав
белков
творожной
сыворотки,
24
МФ-концентрата творожной сыворотки и пермеата.
4.
Произведен
МФ-концентратов
подбор
для
оптимального
производства
соотношения
мягкого
творожного
УФ-
и
сыра,
составляющий 70:30.
5. Изучено совместное влияние массовой доли жира и сухих веществ на
физико-химические и реологические показатели смеси концентратов для
производства творожного сыра и определены оптимальные значения:
содержание сухих веществ – 30 %, массовая доля жира – 20 %.
6. Определено оптимальное количество закваски Danisco MA - 11 –
2 %, и микробиального ферментного препарата (CHY-MAX Extra 80 тыс. ед.)
– 0,001 г/л.
6. Изучены реологические, физико-химические, микробиологические и
органолептические показатели мягкого творожного сыра.
7. Разработана технология и рецептура творожного сыра, проведены
опытно-промышленные выработки.
8. Проведены технико-экономические расчеты и оценка безопасности
технологии творожного сыра с использованием принципов HACCP.
По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:
1. Суюнчев, О. А. Изучение возможности производства мягких сыров из
восстановленных молочных белковых концентратов [Текст] / О. А.
Суюнчев, А. С. Рудаков, Е. А. Слоневская (Гостищева) // II Сборник
научных трудов «СевКавГТУ» серия «Продовольствие». – 2005. – № 1.
– С. 64-66.
2. Слоневская, Е. А.(Гостищева) Использование сухих молочных
концентратов в производстве сыров [Текст] / Е. А. Слоневская
(Гостищева) // Вузовская наука Северо-Кавказскому региону:
материалы X региональной научно-технический конференции. –
Ставрополь, 2006. – с. 32.
3. Суюнчев, О. А. Использование молочно-белковых концентратов в
качестве сырья для мягких сыров [Текст] / О. А. Суюнчев, А. С.
Рудаков, Е. А. Слоневская (Гостищева) // Переработка молока:
технология, оборудование, продукция. – 2006. – №3. – С.19.
4. Суюнчев, О. А. Особенности технологии рекомбинированных мягких
сыров [Текст] / О. А. Суюнчев, А. С. Рудаков, Е. А. Слоневская
(Гостищева) // Молочное дело. – 2007. – № 4. – С. 14-15.
25
5. Гостищева, Е.А., Применение мембранных методов в производстве
творожных сыров [Текст] / Е.А. Гостищева, М.С. Золотарева, И.А.
Евдокимов, В.М. Клепкер // Сыроделие и маслоделие. – 2013. – № 4.–
С.30-31.
6. Евдокимов, И. А. Изучение особенностей микрофильтрации молочной
сыворотки с использованием керамических мембран [Текст] / И. А.
Евдокимов, Е. А. Смирнов, М. И. Шрамко, Е. А. Гостищева // Вестник
Северо-Кавказского федерального университета. – 2013. – №5 (38). – С.
48-52.
7. Гостищева, Е. А. Инновационные технологии творожных сыров с
применением микро- и ультрафильтрации [Текст] / Е. А. Гостищева,
М. И. Шрамко, И. А. Евдокимов // Современные достижения
биотехнологии: материалы международной научно-практической
конференции. – Минск: СКФУ, 2014 – С.96-98.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа