Исследование и разработка технологии сухого сметанного продукта

На правах рукописи

пиляева анастасия сергеевна

Исследование и разработка технологии

сухого сметанного продукта

05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продуктов

и холодильных производств

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Омск- 2013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет им. П.А.Столыпина» (ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А.Столыпина)

Научный руководитель:	кандидат технических наук, доцент Ивкова Ирина Александровна
Официальные оппоненты:	Пасько Ольга Владимировна доктор технических наук, Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования «Омский экономический институт», профессор кафедры «Технология продуктов питания и сервис»;
	Субботина Маргарита Александровна доктор технических наук, Федеральное государственное бюджетное образовательного учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», доцент кафедры «Технология жиров, биохимия и микробиология»
Ведущая организация:	Государственное учреждение Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия СО РАСХН

Защита диссертации состоится « 21» октября 2013г. в 1300 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.089.01 в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей,47, 4 лекц. ауд., тел/факс 8(3842)39-68-88

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». С авторефератом можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Минобрнауки РФ ( http://vak.ed.gov.ru /ru/dissertation) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (www.kemtipp.ru).

Автореферат разослан «___» сентября 2013 года

Ученый секретарь

диссертационного совета О.В.Кригер

общая характеристика работы

Актуальность темы. Проблема пищи всегда была одной из самых важных проблем, стоящих перед человеческим обществом.

Все, кроме кислорода, человек получает для своей жизнедеятельности из пищи. Важнейшее условие поддержания здоровья, высокой работоспособности и выносливости человека – сбалансированное питание, обеспечивающее организм веществами, которые обладают энергетической ценностью и одновременно служат пластическим материалом: это белки, жиры, углеводы, а также микронутриенты. Мир здорового питания переживает революцию – новые рекомендации Всемирной организации здравоохранения привели к глобальному изменению в требованиях к составу продуктов здорового питания. Для современного рынка пищевых продуктов уже нецелесообразно выпускать новые вкусные продукты. В настоящее время повышенное внимание уделяется исключению опасных для здоровья веществ и пищевых продуктов и увеличению в составе продуктов полезных ингредиентов.

Повышенные требования предъявляются к качественному и количественному составу рационов питания людей, находящихся в автономных условиях существования (армия, флот, космос, альпинисты, туристы, население отдаленных районов страны). Особенности их труда и быта, связанные с воздействием на организм больших физических и эмоционально-психологических нагрузок, поставили перед специалистами пищевой промышленности задачу разработать продукты, обладающие высокой пищевой ценностью при малом объеме и весе, стойкостью в длительном хранении, хорошей транспортабельностью.

Население отдаленных районов страны, а также в автономных условиях существования нуждаются в сбалансированном по составу молочном жире и богатому незаменимыми аминокислотами молочному белку.

Сухие кисломолочные продукты, в частности сухой сметанный продукт длительного срока годности, обогащенный бифидобактериями, разнообразит меню и повысит пищевую ценность рационов питания. Мелкая расфасовка продукта удобна для его использования и хранения.

Стабилизация жировой фазы за счет введения антиокислителей и синергистов, а также щадящая сублимационная сушка и герметичная упаковка продукта позволяет сохранить продукт более длительное время при неблагоприятных условиях хранения и транспортирования.

Исследованию процессов окисления липидов посвящены фундаментальные и прикладные работы в области биотехнологии и пищевой биотехнологии (В.П. Аристова, П.А. Вышемирский, А.Б. Лисицин, И.А. Рогов, Э.С. Токаев, М.С. Уманский, В.П. Шидловская, Л.В. Терещук, Н.М. Эммануэль, O.J.Amoma, U.J.Brimberg, J.Gabrielska, B.Halliwell и др.)

Пионерами в разработке технологии производства продуктов питания для автономных условий были М.Л.Фрумкин, В.П. Ефимов, Р.В. Кудрова (ВНИИПП и СПТ).

Во ВНИМИ руководителем работ по созданию новых видов молочных консервов специального назначения многие годы была д.т.н., профессор И.А. Радаева. Значительный вклад в развитие этого вопроса внесли д.т.н. В.Д. Харитонов, к.т.н. Г.А. Россихина, д.т.н. А.Г. Галстян, д.т.н. А.Н. Петров.

Существенный вклад в теоретические и практические основы создания продуктов здорового питания заложен в трудах А.А. Покровского, Н.Н. Липатова, А.В. Храмцова, Ю.Я. Свириденко, Л.А. Остроумова, В.И. Ганиной, И.С. Хамагаевой, Н.И. Дунченко, Н.Б. Гавриловой, И.А. Смирновой, Е.О. Буяновой, Е.А. Решетник, Л.В. Терещук, А.Ю. Просекова, Н.А. Забодаловой, И.А. Евдокимова, А.А. Майорова, Г.В. Гаврилова, Н.П. Щетинина, Л.М. Захаровой и других.

По данным исследований в нашей стране за последние годы ситуация с обеспеченностью населения автономных районов существования специализированными продуктами питания оценивается как кризисная. Особенно ограничен ассортимент продуктов для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.

Кроме того, в современных условиях происходит переосмысление функций и влияния животных жиров, в т.ч. и молочного, на организм человека.

В связи с этим актуальна проблема создания сухого сметанного продукта общего и специального назначения с заменой части молочного жира на его заменители растительного происхождения, повышенной пищевой и биологической ценностью, с длительным сроком годности.

Работа выполнена в рамках зарегистрированной НИР «Разработка ресурсосберегающих технологий сухих молочных консервов специального назначения», рег. № 01201156962.

Целью научно-исследовательской работы является исследование и разработка технологии сухого сметанного продукта, повышенной пищевой и биологической ценности с длительным сроком годности.

Задачи:

• провести анализ нормативной, научно-технической и патентной информации и обосновать требования к качественным показателям сухого сметанного продукта;
• обосновать оптимальную дозировку, способы внесения и вид растительной добавки, позволяющей скорректировать жирнокислотный состав продукта;
• подобрать закваску, обеспечивающую функциональные свойства сметанного продукта;
• установить наиболее эффективный и целесообразный вид антиокислителя, позволяющий сохранить качество продукта в процессе длительного хранения;
• провести исследования хранимоспособности сухого сметанного продукта и установить сроки годности;
• определить пищевую, биологическую и энергетическую ценность продукта в процессе длительного хранения;
• разработать технологический процесс производства сухого сметанного продукта;
• разработать и утвердить техническую документацию. Провести опытно-промышленную апробацию сухого сметанного продукта;
• провести расчет экономической эффективности.

Научная новизна. Заключается в научном обосновании технологических режимов производства и хранения сухого сметанного продукта, повышенной пищевой и биологической ценности, длительного срока годности.

В частности:

- установлены технологические параметры производственного процесса, позволяющие получить продукт высокого качества;

- установлены виды, способы и дозировки внесения антиокислителей, позволяющий получить стойкий в процессе длительного хранения продукт;

- определены вид, способы и дозировка внесения заменителя молочного жира;

- отработаны параметры эмульгирования сливочно-молочной смеси;

- изучены пищевая ценность сухого сметанного продукта в процессе длительного хранения;

- изучены показатели качества и безопасности разрабатываемого продукта.

Практическая значимость работы. Разработаны практические рекомендации по производству сухого сметанного продукта повышенной пищевой ценности, предназначенного для общего и специального питания.

Предложен новый способ получения сухого сметанного продукта, стойкого в длительном хранении.

Предлагаемый способ производства сухого сметанного продукта прошел производственную апробацию на предприятии ОНО «ВНИМИ-Сибирь» Россельхозакадеми (г. Омск).

По результатам работы получены: патент РФ № 2483561 «Способ производства сухого сметанного продукта» и приоритет на заявку на получение патента № 2012124936 от 19.06.12. На новый продукт разработана техническая документация «Сухой сметанный продукт» (СТО 100202789-001-2012 и ТИ 100202789-001-2012)

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы являлись предметом докладов и обсуждений на научных конференциях различного уровня: Международная научно-практическая конференция «Аграрное образование в Азиатско-Тихоокеанском регионе: проблемы и перспективы» (Уссурийск, 2010), Международная научно-практическая конференция «Перспективы производства продуктов питания нового поколения» (Омск, 2011), VI Международная научно-практическая конференция «Аграрная наука – сельскому хозяйству» (Барнаул, 2010), Международный семинар «Современные технологии продуктов питания: теория и практика» (Омск, 2010), Международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания» (Владивосток, 2010), IV Научно-практическая конференция (Москва, 2012), IX региональная научно-практическая конференция молодых ученых вузов Сибирского Федерального округа (Омск, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы монография и 18 печатных работ, в т.ч. 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ – «Молочная промышленность», «Пищевая промышленность», «Техника и технология пищевых производств», а также получен патент РФ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, основной части, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 140 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц, 12 рисунков, 251 литературный источник и приложения.

Основные положения, выносимые на защиту:

- использование функциональных ингредиентов (источников ПНЖК, антиокислителей, синергистов, витаминов, пробиотиков) для получения продукта с улучшенными показателями качества и безопасности, длительными сроками годности;

- обоснование применения растительных компонентов (заменителя молочного жира) в составе сухого сметанного продукта;

- обоснование технологических режимов производства, позволяющих получить продукт высокого исходного качества;

- обоснование видов и дозировок используемых антиокислителей с целью продления сроков годности готовой продукции;

- влияние функциональных добавок на качественные характеристики сухого сметанного продукта;

- результаты исследований свойств функциональных добавок, используемых для получения качественного продукта и оценка их эффективности;

- оценка качества сухого сметанного продукта в процессе длительного хранения и установление сроков годности;

- новые данные о пищевой и биологической ценности сухого сметанного продукта.

содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований.

В первой главе рассмотрено современное состояние технологии сухих молочных и молокосодержащих консервов, в т.ч. специального питания. Обобщены сведения по характеристикам нетрадиционных видов сырья и ингредиентов, используемых в производстве молочных консервов. Теоретически обоснована целесообразность использования растительных жиров в производстве консервов на молочной основе.

Исследована роль функциональных ингредиентов: антиоксидантов, синергистов, эссенциальных жирных кислот для продуктов профилактического питания.

В результате анализа литературных данных сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе приведена характеристика объектов исследований, представлена схема проведения экспериментов, комплекс определяемых показателей и методы исследований. Основными объектами исследований являлись: молоко коровье не ниже 1 сорта с массовой долей жира не менее 3,5% по ГОСТ Р 52 054-2003; закваски прямого внесения фирмы «Хр.Хансен»: ВВ-12, R-704, L.casei-01; ЗМЖ «Эколакт» по действующей нормативной документации, дигидрокверцетин по ТУ 9100-241-21428156-11.

Работа выполнялась последовательно в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1. При составлении схемы использовали следующие условные обозначения: 1- кислотность, титруемая и активная; 2- массовая доля сухих веществ; 3- объемная масса; 4- массовая доля жира; 5- массовая доля белка; 6- количество минеральных веществ; 7- количество витаминов; 8- общее количество молочнокислых микроорганизмов; 9- массовая доля влаги; 10- температура; 11- органолептические показатели; 12- время; 13- количество аминокислот; 14- количество жирных кислот; 15- энергетическая ценность; 16- общее количество белка; 17- первичные продукты окисления; 18- вторичные продукты окисления; 19- дестабилизированный жир; 20- фракционный состав липидов.

На первом этапе определены нормативные требования к качественным показателям сухого сметанного продукта. Обоснован выбор компонентов для его производства.

На втором этапе исследован процесс производства сухого сметанного продукта, позволяющий получить готовый продукт высокого качества. Проведена математическая обработка полученных данных по методике, разработанной П.А. Лисиным. Установлен состав нормализованной смеси с учетом частичной замены молочного жира растительным. Определен вид ассоциированной закваски на основе использования культур- пробиотиков.

Подобраны антиокислители и синергисты, позволяющие удлинить сроки годности, а также рекомендованные для питания лиц, предрасположенных и страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Подобраны вид сушки, мелкая упаковка для разрабатываемого продукта.

На третьем этапе проведено испытание качественных показателей сухого сметанного продукта, выработанного по параметрам и рецептуре, определенных на втором этапе исследований. Установлены сроки годности, пищевая, биологическая и энергетическая ценность продукта в процессе длительного хранения.

На заключительном этапе была разработана технология сухого сметанного продукта, техническая документация, рассчитаны экономические показатели. Экспериментальные исследования проводились в трех-, пятикратных повторностях по общепринятым, стандартным методам исследований физико-химических и органолептических показателей сырья и готовой продукции.

Рис. 1– Схема проведения и практическая реализация исследования

В третьей главе приведены результаты экспериментальных и аналитических исследований. Разрабатываемый в данной научно-исследовательской работе продукт предназначен для общего и специального питания лиц, находящихся в автономных условиях существования и предрасположенных или страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Вследствие этого в продукте необходимо обеспечить следующие качественные показатели и химический состав:

- высокие органолептические показатели;

- стойкость в длительном хранении;

- ограниченное количество животных жиров, в том числе соотношение насыщенных и ненасыщенных жирных кислот должно быть 1:2, отношение 6 :3 - 510:1, соответственно;

- присутствие в составе сухого сметанного продукта функциональных ингредиентов, в т.ч. пробиотиков;

- продукт должен быть расфасован в одноразовую мелкую упаковку;

- иметь минимальный вес и объем при максимальной пищевой ценности.

Известно, что параметры технологического процесса наряду с такими факторами, как качество сырья, условия хранения, упаковка оказывают решающее значение на свойства готового продукта.

При выборе и проверке технологических режимов за основу была взята технология сухой сметаны, разработанная ГНУ ВНИМИ РСХА.

Параметры производства отрабатывались на высококачественном сырье одних и тех же поставщиков с целью исключения влияния на качество готового продукта сырьевого фактора.

Подтверждено, что для получения продукта с высококачественными показателями рекомендуются следующие основные параметры: температура гомогенизации (58-60)0С, давление 5,0-6,0) МПа, массовая доля жира в готовом продукте не более 60%, вид сушки – сублимационная, как наиболее щадящая и сохраняющая первоначальные свойства продукта.

При разработке технологии сухого сметанного продукта в качестве источника ПНЖК использовали заменители молочного жира ЗМЖ «Союз» и ЗМЖ «Эколакт». Для выбора состава композиции растительных жиров учитывалось соотношение линолевой (источник 6 ) и линоленовой (источник 3) кислот.

Было составлено и исследовано 6 композиций растительных и молочных жиров в количестве (%) 70:30, 50:50, 30:70 соответственно.

На основании расчетно-экспериментальных исследований отобран вариант с рациональной композицией молочный жир: ЗМЖ «Эколакт» 50:50, имеющий соотношение 6 :3, как 8:1. С ее использованием была составлена нормализованная смесь на основе молочных сливок (источника молочного жира), обезжиренного молока и ЗМЖ «Эколакт» (источника растительного жира).

Результаты исследований жирнокислотного состава жировой фазы нормализованной смеси представлены в табл. 1 и на рис. 2.