Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
КАРАВАЕВА ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СПРЕДОВ БУТЕРБРОДНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Вологда - Молочное 2012
Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт маслоделия и сыроделия Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии)
Научный консультант: доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии РФ Вышемирский Франц Адамович
Официальные оппоненты: Арсеньева Тамара Павловна доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, кафедра технологии молока и пищевой биотехнологии, профессор Новокшанова Алла Львовна кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО Вологодская государ- ственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина, кафедра общей и прикладной химии, доцент
Ведущая организация: ГУ Ярославской области Ярославский государственный институт качества сырья и пищевых продуктов
Защита диссертации состоится л 24 мая 2012 г. в 16-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.009.02 при ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им.
Н.В. Верещагина по адресу: 160555, г. Вологда, с. Молочное, ул. Мира, д. 8.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им.
Н.В. Верещагина.
Автореферат разослан л апреля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета В.А. Грунская
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В современной иерархии намазываемых жировых продуктов спреды занимают промежуточное положение между сливочным маслом и маргарином. Они относятся к продуктам с комбинированным составом жировой фазы. Вопросами разработки спредов занимались Вышемирский Ф.А., Остроумов Л.А., Полянский К.К., Терещук Л.В., Дунаев А.В., Кочеткова А.А. и др.
По первоначальному замыслу спреды должны были аккумулировать в себе привлекательность сливочного масла и положительные свойства маргарина, соответствуя, при этом, требованиям современной концепции здорового питания - в части умеренной калорийности, содержания витаминов и других биологически активных веществ, пониженного содержания холестерина. К сожалению, большинство производимых в настоящее время в РФ спредов таким требованиям не соответствует, т.к. в большинстве случаев их изготовители ставят во главу угла экономические интересы предприятия, а не качество продукта.
Вместе с тем, развитие производства спредов следует признать актуальным и перспективным благодаря возможности направленно регулировать их состав и свойства, что может служить хорошей основой для создания спредов повышенной пищевой и биологической ценности, соответствующей современным требованиям к питанию. Их производство актуально также вследствие нехватки молока-сырья, ставшего основной причиной снижения объемов производства сливочного масла.
Наиболее перспективным с этой точки зрения являются бутербродные спреды, которые при соответствующих потребительских характеристиках могут использоваться в натуральном виде в качестве заменителей сливочного масла. Основными требованиями, предъявляемыми к высококачественным спредам бутербродного назначения, являются:
- вкусовой букет, характерный для сливочного масла;
- однородная, пластичная консистенция, при температуре бытового холодильника и хорошая термоустойчивость при комнатной температуре;
- сбалансированный жирнокислотный состав, повышенная биологическая ценность, в т.ч. за счет использования функциональных ингредиентов.
Исследований в части разработки спредов, учитывающих требования времени, в настоящий период, как показывает анализ литературных источников, явно недостаточно. С учетом этого постановка исследований по созданию спредов бутербродного назначения улучшенного качества является актуальной.
Целью диссертационной работы является разработка группы бутербродных спредов улучшенного качества, предназначенных для использования в натуральном виде.
В основу рабочей гипотезы положено предположение, что создание группы бутербродных спредов с органолептическими показателями, включая вкусовой букет, характерными для сливочного масла, возможно за счет: приближения их жировой фазы к лидеальному жиру посредством составления жировой композиции из молочного жира и его заменителей, направленного регулирования его потребительских характеристик и калорийности за счет изменения соотношения жир/плазма, использования молочных субстратов в качестве источников плазмы и современных высокоэффективных пищевых добавок, оптимизации технологии с выработкой его по маслодельной схеме.
Для достижения поставленной цели в соответствии с рабочей гипотезой определены основные задачи исследований:
1. Сформулировать требования к потребительским характеристикам спреда улучшенного качества, предназначенного для употребления в натуральном виде.
2. Оптимизировать состав жировой фазы спреда в плане приближения его к лидеальному жиру.
3. Изучить роль плазмы спреда в формировании его вкусового букета, реологических характеристик и потребительских показателей.
4. Научно обосновать базовый состав спредов улучшенного качества бутербродного назначения и их ассортимент.
5. Разработать технологию и техническую документацию на промышленное производство спреда бутербродного назначения, предназначенного для употребления в натуральном виде.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Х Научно обоснован и оптимизирован состав жировой фазы спредов бутербродного назначения, соответствующих принципам здорового питания по жирнокислотному составу, содержанию трансизомеров, холестерина.
Х Установлено наиболее рациональное соотношение жировой фазы и молочной плазмы продукта, обеспечивающее формирование вкусового букета, идентичного сливочному маслу.
Х Научно обосновано использование в качестве плазмы спреда бутербродного назначения молочных компонентов.
Х Установлено влияние добавок функционального назначения (пектина, инулина, полидекстрозы, лактулозы) на показатели качества спредов бутербродного назначения.
Х Оптимизированы технологические режимы производства спредов.
Х Установлена пищевая и биологическая ценность новых продуктов.
Практическая значимость работы заключается в разработке технологии и технической документации на производство спреда сливочнорастительного Домашнее угощение (ТУ 9148-190-04610209-2010 и ТИ ТУ).
На защиту выносятся следующие положения диссертации:
- научное обоснование и оптимизация состава жировой фазы спреда в плане приближения его к лидеальному жиру;
- новые научные данные о влиянии соотношения жир/плазма и вида плазмы спреда на формирование его вкусового букета и потребительских показателей;
- обоснование базового состава спредов улучшенного качества бутербродного назначения и их ассортимента;
- новые научные данные о влиянии добавок функционального назначения на показатели качества спредов бутербродного назначения;
- оптимизация технологических параметров производства.
Апробация работы. Результаты исследований обсуждены на НПК Интеграция фундаментальных и прикладных исследований - основа развития современных аграрно-пищевых технологий (Углич, 2007), НПК Современные аспекты молочного дела в России (Вологда, 2007), НПК Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов (Углич, 2009), Международной НПК Молокосодержащие продукты: технологии, ингредиенты, оборудование, упаковка, нормативная база (Углич, 2010), Международной НПК Обеспечение качества и хранимоспособности продуктов сыроделия и маслоделия в современных условиях (Углич, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора научно-технической литературы, характеристики объектов и методов исследования, результатов исследований и их анализа, выводов, списка источников использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 220 страницах машинописного текста, включает 41 таблицу, 31 рисунок и 9 приложений. Библиография содержит 168 источников отечественных и зарубежных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснованы актуальность, научная новизна и практическая значимость работы.
В первой главе проанализирован существующий ассортимент спредов, вырабатываемых в нашей стране и за рубежом. Освещены особенности состава и качества спредов, проведен анализ работ отечественных и зарубежных исследователей по вопросам использования добавок функционального назначения при производстве спредов. Изучены требования к жировым продуктам в свете современной концепции здорового питания. Показано, что ассортимент спредов требует расширения, в связи с чем необходима разработка новой технологии спредов бутербродного назначения улучшенного качества. Сформулированы требования к составу и качеству бутербродных спредов, включая требования к их жировой основе и плазме, пищевой и биологической ценности. Определена цель и задачи исследований.
Во второй главе приведены объекты и методы исследований, представлена схема организации исследований по диссертационной работе (рис. 1).
Организация исследований. Работа выполнена в ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии с 2007 по 2012 г.
Объектами исследований на разных этапах работы являлись: заменители молочного жира (ЗМЖ), модельные смеси различных ЗМЖ и молочного жира (Мж) с соотношением Мж и растительного жира (Рж) 50:50, модельные смеси спредов с различными ЗМЖ при соотношении Мж:Рж от 90:10 до 10:90, спреды с разным соотношением жир/плазма и различными источниками плазмы, спреды оптимального состава с вкусовыми и функциональными ингредиентами.
Этапы работы Исследования Результаты Теоретические Теоретические Анализ Анализиисистематизация Сформулированные цели систематизация Сформулированныецели исследования исследованияпо теме потеме литературных иизадачи литературныхданных задачиисследований данных исследований работы работы Исследования Исследованияпо по Изучение Оптимизированный Изучениевлияния ЗМЖ, Оптимизированный влиянияЗМЖ, формированию формированию соотношения состав соотношенияМж:Рж на составжировой фазы жировойфазы жировой жировойосновы основы формированиеМж:Рж на спредов формированиесвойств спредовбутербродного свойств бутербродного спредов спредовбутербродного бутербродного иикачества назначения качестваспредов: 1 - назначения спредов: 1 -назначения назначения Исследования Изучение Оптимизированное Исследованияроли Изучениевлияния Оптимизированное роли влияния плазмы соотношения жир/плазма соотношение плазмыспредов соотношениежир/плазма спредов жир/плазма бутербродного иисоотношения жир/плазма ииоптимальный вида бутербродного видаплазмы накачество оптимальныйвид плазмына качество вид назначения спредов: 1, 2, 7, 8, 10 плазмы назначения спредов: 1, 2, 7, 8, 10 плазмы Установление Исследование Базовый Установлениебазового Исследованиевлияния Базовыйсостав, базового влияния состава ассортимента вкусовыхиифункциональных ассортиментсостав, 4 составаииассортимента вкусовых функциональных ассортименти сферы спредов использованияи сферы спредовбутербродного ингредиентов накачество использованияспредов бутербродного ингредиентовна качество спредов назначения спредов: 1, 7 бутербродного назначения спредов: 1, 7 бутербродногоназначения назначения Оптимизация Оптимизацияметода метода производства производстваиипараметров параметров Разработка Разработкатехнологии технологического процесса, технологии технологическогопроцесса, Технология, техническая Технология, техническая спредов установление спредовбутербродного установлениесроков бутербродного документация документация назначения годности, описаниесроков назначения годности, описаниепищевой пищевой ценности ценностиготового продукта:
готовогопродукта:
1, 2, 4, 5, 7 - 1, 2, 4, 5, 7 Ц9, 11-9, 11-Исследуемые показатели: 1 - органолептические (вкус и запах, консистенция), 2 - содержание ВАВ методом ГЖХРП, 3 - физико-химические, 4 - жирнокислотный состав, 5 - содержание трансизомеров, 6 - содержание твердых триглицеридов, 7 - структурномеханические, 8 - биохимические, 9 - реологические, 10 - микроструктура, 11 - ультрамикроструктура, 12 - микробиологические, 13 - содержание аминокислот, 14 - содержание холестерина, 15 - состав Рис. 1. Общая схема организации исследований по диссертационной работе Методы исследования. При выполнении экспериментальной части работы использованы стандартные и общепринятые методы анализа органолептических, физико-химических, структурно-механических, биохимических и микробиологических показателей, а также оригинальные и современные методы электронномикроскопических, реологических, хроматографических исследований, в т.ч. газожидкостная хроматография равновесного пара для исследования летучих вкусоароматических веществ (ВАВ), метод импульсного ядерно-магнитного резонанса.
Повторность опытов трехкратная.
Математическая обработка экспериментальных данных проведена методами дисперсионного и регрессионного анализов с помощью персонального компьютера.
В третьей главе изложены и проанализированы результаты исследований по формированию жировой основы спредов бутербродного назначения и влиянию соотношения жир/плазма, вида плазмы, вкусовых и функциональных ингредиентов на качество готового продукта.
В четвертой главе оптимизированы параметры технологического процесса, установлены сроки годности, описана пищевая и биологическая ценность готового продукта, разработана техническая документация.
В заключении даны выводы по выполненной работе.
В приложении представлены копии документов, подтверждающих завершенность работы: ТУ 9148-190-04610209-2010 и ТИ ТУ 9148-190-04610209, акт о производственной проверке.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования по разработке спредов бутербродного назначения Исследование по формированию жировой основы спредов Проведен мониторинг качества ЗМЖ, предлагаемых для производства спредов ведущими отечественными изготовителями (табл. 1). Исследованные ЗМЖ имеют некоторые различия по физико-химическим свойствам: температурам плавления и застывания, твердости, содержанию твердых триглицеридов, йодному, перекисному и кислотному числам, что, по-видимому, обусловлено особенностями сырьевого состава и методов их производства Вместе с тем, все они характеризуются более высокой степенью ненасыщенности, в сравнении с молочным жиром. Их йодное число в 1,3-2,0 раза выше, чем молочного жира, что позволит увеличить количество ненасыщенных жирных кислот в готовом продукте. Имеющиеся различия с молочным жиром в содержании твердых триглицеридов позволят регулировать пластичность спреда при различных температурных диапазонах.
По вкусу и запаху часть из них представляли собой практически нейтральные жировые композиции, хорошо сочетающиеся с молочной основой продукта (Эколакт 1403-35, Союз 60Э, Союз SDS МО1-23), а часть - имели слабый привкус растительного жира, который проявился в модельных смесях спредов уже при соотношении Мж:Рж 50:50.
Спектр летучих ВАВ в ЗМЖ отличался от такового спектра в молочном жире, выделенного из сливочного масла. Общее содержание летучих ВАВ в них было в 2,1-3,8 раза ниже, чем в образце молочного жира, что предопределяет снижение выраженности сливочного вкуса и запаха в спредах при увеличении доли растительных жиров в готовом продукте, а также появление в нем соответствующего растительного привкуса (рис. 2).
Таблица Сравнительные физико-химические показатели исследованных образцов ЗМЖ и молочного жира Значение показателя Молоч- Молоч- СОЭко- ЭкоНаименование ный ный СО- ЮЗ Мар- Мар- Соллакт лакт Akoпоказателя ЮЗ SDS го С го С Про жир жир 1403- 1403- mol С (зима) (лето) 60Э M01- 101 Н 103 Н 716 33 TF 35 TF 23 Температура плавления, C 33,5 31,5 34,0 35,0 33,0 32,0 34,5 34,0 33,0 32,Температура застывания, 22,0 19,0 23,0 24,0 24,0 23,0 24,0 24,0 24,0 21,C Твердость по Каминскому 130 100 130 140 100 110 140 140 137 1при 15 C, г/см Йодное число, г J2/100 г 37,8 41,6 74,0 65,1 68,5 56,2 60,5 48,0 56,1 67,Содержание твердых триг- лицеридов, (%) при темпе- ратуре:
10 C 51,0 47,8 46,7 48,7 37,7 40,0 47,5 50,0 40,5 33,20 C 19,0 17,8 26,9 26,8 19,6 17,0 26,0 25,0 20,0 14,30 C 5,5 4,1 9,5 9,8 7,4 4,0 8,5 10,0 6,0 4,35 C 1,0 0,2 4,2 4,9 3,5 2,0 4,0 5,0 2,5 0,Перекисное число, ммоль 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4 0,5 1,0 1,0 0,8 1,активного кислорода/кг, Кислотное число, мг КОН/г 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3 0,2 0,1 0,0,0,08 1 - ЗМЖ "Эколакт 1403-33 TF" 0,07 2 - ЗМЖ "Эколакт 1403-35 TF" 0,06 3 - ЗМЖ "СОЮЗ 60Э" 4 - ЗМЖ "СОЮЗ SDS M01-23" 0,5 - ЗМЖ "Марго С 101 Н" 0,6 - ЗМЖ "Марго С 103 Н" 0,7 - ЗМЖ "СоПро 716" 0,8 - ЗМЖ "Akomol С" 0,9 - Молочный жир 1 2 3 4 5 6 7 8 Рис. 2. Содержание летучих ВАВ в ЗМЖ в сравнении с молочным жиром Анализ жирнокислотного состава самих ЗМЖ и модельных смесей спредов (табл. 2) показал, что при соотношении Мж:Рж 50:50 наиболее полно современным требованиям здорового питания соответствует жировая основа спреда, изготовленного с использованием ЗМЖ СОЮЗ 60Э: она одновременно характеризуется относительно повышенным содержанием суммы полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), в том числе линолевой (омега-6), рациональным соотношением их с насыщенными жирными кислотами (НЖК), рекомендуемым соотношением линолевой кислоты (омега-6) к линоленовой кислоте (омега-3), умеренным содержанием трансизомеров ненасыщенных жирных кислот (ТНЖК). По сравнению с Мж сумма ненасыщенных жирных кислот (ННЖК) в жировой основе полученного образца спреда увеличена на 7,5 %, сумма ПНЖК - на 8,0 %, содержание мононенасыщенных жирных кислот (МНЖК) практически такое же.
Кривая плавления жировой основы спреда, Жировая основа сливочного масла изготовленного с ЗМЖ 50 м.д.ж. 72,5 % СОЮЗ 60Э подтверждает ее хорошие свойства Жировая основа ЗМЖ "СОЮЗ 60Э" пластичности при температуре менее 20 С, сохраняемость твердообразной Жировая основа сливочноконсистенции при темперастительного спреда м.д.ж. 55 %, ратурном диапазоне от Мж:Рж 50:20 С до 30 С и плавление 10 15 20 25 30 продукта, аналогичное Температура, оС сливочному маслу, в темРис. 3. Кривые плавления жировых основ пературном интервале от сливочного масла, ЗМЖ, бутербродного спреда 30 С до 35 С (рис. 3).
Другие ЗМЖ, подходящие по органолептическим и физико-химическим показателям для производства спредов, требуют дополнительной корректировки их жирнокислотного состава в части повышения линолевой кислоты и снижения ТНЖК.
летучих ВАВ (нАс) Общее содержание триглицеридов, % Массовая доля твердых Таблица Жирнокислотный состав жировой фазы спредов с исследуемыми образцами ЗМЖ при соотношении Мж:Рж 50:Наименование показателя Значение показателя Молочный в жировой фазе спреда с различными ЗМЖ:
жир Эко- Эко- СОЮЗ СОЮЗ Марго Марго Сол Akomol лакт лакт 60Э SDS С 101 С 103 Про С 1403-33 1403-35 M01-23 Н Н 716 TF TF Сумма НЖК, % 59,7 49,5 50,7 52,2 55,6 51,6 56,9 53,4 49,Сумма ННЖК, % 40,3 50,5 49,3 47,8 44,4 48,4 43,1 46,6 50,Сумма МНЖК, % 34,0 34,9 37,7 33,5 33,6 38,5 35,1 37,5 38,Сумма ПНЖК, % 6,3 15,6 11,6 14,3 10,8 9,9 8,0 9,1 11,в т.ч. омега-6, % 4,9 14,8 10,9 12,6 9,5 9,1 7,2 8,3 11,в т.ч. омега-3, % 1,4 0,8 0,7 1,7 1,3 0,8 0,8 0,8 0,Отношение ПНЖК:НЖК 0,1 0,3 0,2 0,3 0,2 0,2 0,1 0,2 0,Отношение омега-6:омега-3 3,5 18,5 15,6 7,4 7,3 11,4 9,0 10,4 13,Сумма ТНЖК, % 5,8 6,9 6,8 5,0 3,3 5,2 3,5 3,3 5,Исследование влияния соотношения жир/плазма на качество спредов Объектами исследований служили образцы спредов с м.д.ж. от 40 до 60 % и массовой долей плазмы от 60 до 40 %, соответственно.
Анализ представленных в табл. 3 данных показывает, что при м.д.ж. спреда 50-55 %, он имеет наибольшую балловую оценку за счет выраженности сливочного вкуса и привкуса пастеризации. Его структурно-механические характеристики оценены, как приемлемые для бутербродного спреда. Они характеризовались средними значениями твердости, достаточной термоустойчивостью и хорошим удержанием жидкого жира в монолите продукта. При более низкой м.д.ж.
продукт, наряду со снижением сливочности, характеризовался водянистым привкусом и недостаточно прочной структурой с низкими показателями твердости и термоустойчивости. При м.д.ж. 60 % в продукте отмечено наименьшее содержание летучих ВАВ, что связано с уменьшением содержания плазмы.
Таблица Показатели качества сливочно-растительных спредов с различной м.д.ж.
Исследуемые Значение показателей для спредов м.д.ж.
показатели 40 % 45 % 50 % 55 % 60 % Структурно-механические Твёрдость при 10С, 15,05,0 18,05,0 23,05,0 25,05,0 30,05,Н/м Термоустойчивость, 0,700,03 0,760,03 0,800,05 0,870,03 0,890,усл. ед.
Восстанавливаемость 90,02,0 90,02,0 90,02,0 90,02,0 89,02,структуры, % Вытекание жидкого 11,50,5 11,10,5 10,41,3 10,01,5 10,21,жира, % Органолептические Вкус и запах, баллы 7,40,1 7,60,1 8,30,2 8,30,1 8,10,Консистенция, баллы 3,00,3 3,50,3 4,20,1 4,40,1 4,50,Содержание летучих 0,0802 0,0801 0,0799 0,0719 0,06ВАВ, нАс Проведенные исследования позволили сделать вывод о том, что оптимальным соотношением жир/плазма для бутербродного спреда можно считать значения от 55:45 до 50:50. В этом диапазоне в равной степени проявляется эффект вкусо-ароматических веществ и жировой фазы, и плазмы, благодаря чему сохраняется насыщенность вкусового букета, а спреды характеризуются хорошей органолептической оценкой и приемлемыми физико-химическими показателями.
Исследование влияния вида плазмы на формирование вкусового букета спредов бутербродного назначения Объектами исследований служили спреды со средним значением м.д.ж. в выбранном на предыдущем этапе оптимальном диапазоне (52 %), выработанные с различными источниками плазмы; контролем являлся образец спреда, изготовленный с применением в качестве плазмы воды.
Анализ результатов (рис. 4) показывает, что сливки способствуют формированию наиболее полного вкусо-ароматического профиля спреда, поэтому они выбраны в качестве основного источника плазмы. При их использовании в продукте отмечался хорошо выраженный сливочный вкус и запах, сочетающийся со сладковатым вкусом и привкусом пастеризации.
Сливочный Сливочный Пустой Пастеризации Пустой Пастеризации Водянистый Сладковатый Водянистый Сладковатый Нечистый Топленого молока Нечистый Топленого молока Немолочного жира Немолочного жира Общее содержание летучих ВАВ - 0,0643 нАс а) б) Общее содержание летучих ВАВ - 0,0683 нАс а) б) Сливочный Сливочный Пустой Пастеризации Пустой Пастеризации 2 1 0 Водянистый Сладковатый Водянистый Сладковатый Нечистый Топленого молока Нечистый Топленого молока Немолочного жира Немолочного жира в) Общее содержание летучих ВАВ - 0,0943 нАс Общее содержание летучих ВАВ - 0,0681 нАс г) в) г) Сливочный Пустой Пастеризации Водянистый Сладковатый Нечистый Топленого молока Немолочного жира е) Общее содержание летучих ВАВ - 0,0583 нАс д) Рис. 4. Профилограммы вкусового букета образцов спредов с применением разных источников плазмы: сливок м.д.ж. 20 % (а) и 10 % (б), топленого молока м.д.ж. 4,0 % (в), цельного молока м.д.ж. 3,7 % (г), воды - контроль (д) Спреды, изготовленные с использованием топленого молока, имели наибольшее содержание летучих ВАВ, но продукт при этом характеризовался излишне выраженным нехарактерным для него привкусом топленого молока.
Спреды, выработанные с цельным пастеризованным молоком, по содержанию общих летучих ВАВ приближались к образцам со сливками м.д.ж. 10 %, но уступали им по выраженности сливочного вкуса и запаха. Поэтому цельное молоко может использоваться при производстве спредов с вкусовыми компонентами, в которых преобладание данного привкуса не является главным.
Исследования по подбору и эффективности использования улучшителей консистенции Поскольку для спредов бутербродного назначения важно обеспечение хорошей консистенции, при выполнении работы осуществлен подбор стабилизаторов, эмульгаторов и проведена оценка эффективности их действия. По результатам исследований органолептических и структурно-механических показателей выбраны эмульгатор Палсгаард 0291 (на основе дистиллированных моноглицеридов) и стабилизатор Палсгаард 5232 (на основе гуаровой и ксантановой камедей) в дозировках 0,5 и 0,2 % соответственно, которые обеспечили бутербродному спреду хорошую консистенцию с оценкой выше на 2 балла, чем в контрольном образце спреда (без их использования). Полученные спреды характеризовались большей пластичностью и лучшим удерживанием жидкого жира. Эти показатели увеличились на 3,0 и 2,4 % соответственно.
Обоснование базового состава Обобщение результатов исследований, проведенных на предыдущих этапах, позволяет обосновать следующий базовый состав спредов бутербродного назначения:
- массовая доля общего жира 50,0-55,0 %;
- массовая доля молочного жира в жировой фазе продукта 50,0 %;
- источник растительных жиров - специализированные ЗМЖ, жирнокислотный состав и теплофизические свойства которых обеспечивают в готовом продукте приближение к лидеальному жиру;
- массовая доля молочной плазмы 50,0-45,0 %;
- источник плазмы - исключительно молочные субстраты (сливки м.д.ж.
от 10 до 20 %, цельное молоко м.д.ж. 3,2-4,0 %).
Базовый состав бутербродных спредов является хорошей основой для развития ассортимента этой группы продуктов, включая сладко-и кислосливочные, с вкусовыми компонентами, с физиологически функциональными ингредиентами.
Исследования по развитию ассортимента спредов бутербродного назначения с использованием вкусовых добавок и функциональных ингредиентов Проведены исследования по подбору вкусовых компонентов, в качестве которых использованы:
- добавки десертного назначения на основе клюквы;
- добавки закусочного назначения, включая сухие приправы и вкусовые добавки со вкусом и ароматом креветок, крабов, копченого лосося, ветчины, грибов, чеснока и пряных трав.
С учетом большей оригинальности и перспективности для дальнейших экспериментов была выбрана добавка закусочного назначения с грибами.
Проведен подбор функциональных компонентов, включая инулин, полидекстрозу, пектин и лактулозу, и проведена оценка их влияния на показатели качества бутербродных спредов. Как показали исследования, органолептические характеристики продукта при их внесении не ухудшались, отмечалась большая насыщенность вкусового букета продукта с появлением в нем легкой сладости. Используемые ингредиенты оказывали влияние на структурномеханические показатели спредов (рис. 5). Так при использовании всех добавок увеличивалась термоустойчивость продукта, некоторые из них обуславливали увеличение твердости (пектин) и восстанавливаемости структуры (инулин и полидекстроза). Консистенция спреда с увеличением дозы добавок имела тенденцию к улучшению. Пектин выполнял функцию стабилизатора.
Использование этих добавок повышает пищевую ценность продукта, т,к.
они обладают определенными положительными свойствами пищевых волокон.
Твердость Восстанавливаемость структуры Термоустойчивость Твердость Восстанавливаемость структуры Термоустойчивость 90 0,80 0,0,74 70 0,60 0,0,50 0,0,40 0,0,30 0,0,20 0,0,10 0,0 0,0 0,0,0 0,5 1,0 1,0,0 0,3 0,5 1,Массовая доля инулина, % Массовая доля полидекстрозы, % а) б) Твердость Восстанавливаемость структуры Термоустойчивость Твердость Восстанавливаемость структуры Термоустойчивость 70 0,70 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,10 0,0 0,65 0 0,0,0 0,3 0,8 1,3 0,00 0,25 0,50 0,75 1,Массовая доля пектина, % Массовая доля лактулозы, % в) г) Рис. 5. Влияние функциональных ингредиентов на структурномеханические показатели бутербродных спредов: инулина Фрутафит (а), полидекстрозы Litesseо (б), пектина SLENDIDо тип 200 (в), лактулозы Лазет-П (г) структуры, % Твердость, Н/м структуры, % Твердость, Н/м Восстанавливаемость Восстанавливаемость Термоустойчивость, усл. ед.
Термоустойчивость, усл. ед.
структуры, % структуры, % Твердость, Н/м Твердость, Н/м Восстанавливаемость Восстанавливаемость Термоустойчивость, усл. ед.
Термоустойчивость, усл. ед.
Разработка технологии бутербродных спредов Обоснование технологии и режимов выработки спредов бутербродного назначения Обоснован метод производства бутербродных спредов, разработана операционная схема его производства и проведена оптимизация технологических режимов выработки продукта, включая режимы работы маслообразователя. Работа выполнялась с использование пилотной установки цилиндрического типа с варьированием производительности в диапазоне 10-25 кг/ч, температуры продукта на выходе из маслообразователя в диапазоне от 13 оС до 19 оС. Получены зависимости изменения структурно-механических показателей (твердости, термоустойчивости, восстанавливаемости структуры и вытекания жидкого жира) и консистенции готового продукта от параметров работы маслообразователя, установлены оптимальные режимы, обеспечивающие получение продукта с типом структуры, аналогичным сливочному маслу и с хорошими структурномеханическими и реологическими характеристиками (рис. 6):
- температура продукта на выходе из аппарата - от 14,7 С до 16,5 С;
- производительность аппарата - от 15,0 кг/ч до 19,0 кг/ч, что соответствует производительности модернизированного промышленного маслообразователя цилиндрического типа (Я7-ОМ-3Т) доукомплектованного двумя дополнительными цилиндрами - 800-900 кг/ч.
КРИТЕРИИ ОПТИМИЗАЦИИ консистенция спреда:
Y1=-4,915-0,041Х1+1,131Х2-0,0012Х12-0,035ХY1 4,0 баллов (R=0,99) (1) термоустойчивость:
Y2= 0,131+0,02Х1+0,0554Х2-0,0002Х12 - - 0,0015Х22-0,0007Х1Х2 (R=0,99) (2) Y2 0,7 ед.
твердость:
Y3 =-48,44+1,644Х1+7,694Х2-0,035Х12 - - 0,222Х22-0,033Х1Х2 (R=0,69) (3) Y3 26 Н/м восстанавливаемость структуры:
Y4 = 14,99-0,765Х1-0,326Х2+0,021Х12 +0,02Х22 - - 0,0011Х1Х2 (R=0,73) (4) Y4 50 % вытекание жидкого жира:
Y5 = 141,2+2,107Х1-8,578Х2-0,056Х12+0,278Х7,0 Y5 8,0 % (R=0,68) (5) Х1 - температура продукта на выходе из маслообразователя; Х2 - производительность маслообразователя.
Рис. 6 Оптимизация работы маслообразователя при выработке бутербродных спредов Исследованиями ультрамикроструктуры готового продукта подтверждено его сходство со структурой масла пониженной жирности, проявляющееся в сходстве форм жировых глобул, находящихся в поле зрения и в характере микроструктур агломеративной основы продукта, обусловленное в обоих случаях внесением стабилизатора (рис. 7).
а) б) Рис. 7. Ультрамикроструктура сливочного масла м.д.ж. 52 % с эмульгатором и стабилизатором (контроль-2) (а); сливочно-растительного спреда м.д.ж.
52 % с эмульгатором и стабилизатором (опыт) (б). Увеличение 6600х Исследования по установлению сроков годности спредов бутербродного назначения проводили при двух температурных режимах: (32) С и минус (63) С. В процессе хранения выполнены комплексные исследования показателей качества и безопасности бутербродных спредов со вкусом и запахом сладко-сливочного масла и спреда с грибным наполнителем.
По результатам исследований микробиологических показателей:
КМАФАнМ, БГКП, дрожжей и плесневых грибов, а также солеустойчивых микроорганизмов к концу срока хранения все образцы спредов соответствовали требованиям Технического регламента на молоко и молочную продукцию.
Структурно-механические и реологические показатели в процессе хранения спредов не ухудшались. В процессе хранения при двух режимах наблюдалось некоторое снижение органолептической оценки (на 0,7-1,0 балла), в основном, за счет снижения выраженности его вкуса и запаха. При режиме 1 к концу хранения отмечена слабая тенденция к увеличению кислотности продукта (на 0,20,5К), окисленности жира, перекисного, анизидинового чисел и содержания ненасыщенных жирных кислот (табл. 4). При режиме 2 эти изменения были незначительны, что свидетельствует о высокой устойчивости продукта в процессе его хранения.
На основании анализа полученных данных установлены сроки годности спредов: при температуре (32) С - для сладко-сливочного продукта - 45 сут, с грибами - 40 сут, при минус (63) С - 60 сут и 55 сут, соответственно.
Таблица Изменение жирнокислотного состава, окисленности жира, перекисного и анизидинового чисел спреда бутербродного назначения м.д.ж. 52,0 % Массовая доля жирной кислоты, % от суммы жирных кислот, при Наименование показателя хранении спреда:
54 сут при 72 сут при свежий режиме 1 режиме Масляная кислота С4:0 1,7 1,6 1,Капроновая кислота С6:0 1,1 1,0 1,Каприловая кислота С8:0 0,8 0,7 0,Каприновая кислота С10:0 1,4 1,4 1,Деценовая кислота С10:1 0,1 0,1 0,Лауриновая кислота С12:0 3,0 2,9 3,Миристиновая кислота С14:0 5,6 5,7 5,Миристолеиновая кислота С14:1 0,5 0,5 0,Пальмитиновая кислота С16:0 29,1 29,6 29,Пальмитолеиновая кислота С16:1 1,1 1,1 1,Стеариновая кислота С18:0 9,1 9,3 9,Олеиновая кислота С18:1 32,0 31,9 32,Линолевая кислота С18:2 12,6 12,2 12,Линоленовая кислота С18:3 1,5 1,3 1,Арахиновая кислота С20:0 0,3 0,6 0,Гадолеиновая кислота С20:1 следы следы следы Бегеновая кислота С22:0 0,1 0,1 0,Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг 0,1 2,2 0,Анизидиновое число 0,2 0,6 0,Окисленность жира, ед. опт. плотности 0,015 0,028 0,0Исследования по влиянию состава спредов бутербродного назначения на его пищевую и биологическую ценность Спреды бутербродного назначения в сравнении со сливочным маслом характеризуются пониженной в 1,4 раза калорийностью, повышенным содержанием белков, содержащих полный набор незаменимых аминокислот, углеводов, более сбалансированным составом жировой фазы и низким содержание ТНЖК (табл. 5).
Содержание холестерина в опытных образцах спредов (рис. 8) составляет 73 мг/100 г продукта. Оно в 2,5 раза ниже, чем в масле Крестьянском и в 1,раза ниже, чем в масле сливочном аналогичной жирности. В образцах спредов, кроме холестерина, выявлены фитостерины (кампостерин, стигмастерин и ситостерин), способные снижать уровень холестерина в крови человека, тем самым, уменьшая риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.
Таблица Сравнительный состав и энергетическая ценность спредов бутербродного назначения и сливочного масла Вид Массовая доля Содержание жирных кислот в жировой фазе продукта, % Энергетическая продукта обще- молоч- белка угле- НЖК ННЖК МНЖК ПНЖК омега-6 омега-3 ТНЖК ценность, го ного водов ккал жира жира Спред сливочно52,5 26,0 1,66 2,34 52,2 47,8 33,7 14,1 12,6 1,5 4,9 487,растительный м.д.ж. 52 % Спред сливочнорастительный 52,5 26,0 1,71 2,91 54,1 45,9 31,9 14,0 12,5 1,5 4,9 490,с грибами м.д.ж. 52 % Масло Крестьянское 72,5 72,5 1,0 1,40 62,6 37,4 32,3 5,1 4,1 1,0 5,7 661,(контроль) 2сливочное масло м.д.ж. 82,0 % 221сливочное масло м.д.ж. 72,5 % 11118 сливочное масло м.д.ж. 52,0 % 1спред сливочно-растительный м.д.ж. 52,0 % Мж:Рж 90:спред сливочно-растительный м.д.ж. 52,0 % Мж:Рж 50:Рис. 8. Содержание холестерина в образцах продуктов в зависимости от массовой доли общего и молочного жира в их жировой фазе Исследованиями пищевой ценности бутербродных спредов доказано, что разработанные продукты по составу (в т.ч. и по содержанию линолевой кислоты) и свойствам соответствуют требованиям ГОСТ Р 52100-2003, принципам здорового питания и могут быть рекомендован для различных групп населения в натуральном виде. А при условии внесения физиологически функциональных ингредиентов (лактулозы, полидекстрозы, пектина и инулина) их можно считать обогащенными продуктами, промежуточными между традиционными и функциональными.
Разработка технической документации на бутербродные спреды и апробация разработанной технологии По результатам исследований разработана технология производства спредов бутербродного назначения. Операционная схема технологического процесса приведена на рис. 9.
Приемка Приемка Приемкаииподготовка молока Приемкаииподготовка ЗМЖ подготовкамолока подготовкаЗМЖ Сепарирование Сепарированиемолока молока Расплавление РасплавлениеЗМЖ ЗМЖ ииполучение получениесливок сливок Пастеризация Эмульгатор Пастеризациясливок Эмульгатор сливок Сепарирование Сепарированиесливок получение сливокииполучение высокожирных высокожирныхсливок сливок Составление Составлениенормализованной смеси нормализованнойсмеси иивнесение Вкусо-ароматические внесениедобавок Вкусо-ароматические добавок компоненты компоненты Диспергирование Диспергированиеиипастеризация пастеризация нормализованной Добавки нормализованнойсмеси Добавкифункционального смеси функционального назначения назначения Преобразование Преобразованиенормализованной нормализованной смеси смесиввспред спред Улучшители Улучшителиконсистенции консистенции Фасование Фасованиеииупаковывание спреда упаковываниеспреда Охлаждение Охлаждениеиихранение спреда хранениеспреда Рис. 9. Схема технологического процесса производства спредов продукта, мг Содержание холестерина в 100 г Разработанная технология прошла производственную проверку в условиях ООО Лакто-Новгород (г. Старая Русса) и показала ее применимость при использовании серийного оборудования для производства сливочного масла методом преобразования высокожирных сливок.
Результаты выполненных исследований послужили основанием для разработки комплекта технических документов - технических условий и технологической инструкции для промышленного производства бутербродных спредов сливочно-растительных Домашнее угощение.
Экономическая эффективность производства бутербродных спредов базового состава по разработанной технологии обусловлена снижением удельного расхода молока-сырья на его изготовление на 7,6 т/т и себестоимости - на 57,4 тыс. руб по сравнению со сливочным маслом аналогичной жирности, а также возможностью увеличения выпуска товарной продукции в целом.
ВЫВОДЫ 1. Систематизацией и анализом полученных экспериментальных данных установлены требования к спредам бутербродного назначения, как к группе продуктов - аналогов сливочного масла с соответствующими ему вкусом, запахом и консистенцией, со сбалансированным составом и повышенной пищевой ценностью. Сформулирован научный подход к развитию группы продуктов - спредов бутербродного назначения, особенностям их состава, ассортимента, сферам использования, вкусовым характеристикам и другим потребительским показателям.
2. Разработан и научно обоснован состав жировой фазы спредов бутербродного назначения, соответствующий современным принципам здорового питания по жирнокислотному составу, содержанию трансизомеров, холестерина, с соотношением молочного и растительного жиров 50:50.
3. Обосновано соотношение жировой фазы и плазмы в спредах бутербродного назначения и использование в качестве источников их плазмы исключительно молочных компонентов, обеспечивающих формирование в продукте вкуса и запаха сливочного масла.
4. Оптимизирован базовый состав спреда бутербродного назначения пониженной калорийности и повышенной пищевой ценности, со вкусом и запахом сливочного масла: м.д. ж. 50-55 %, соотношение молочного и растительных жиров 50:50; растительная составляющая жировой фазы представлена высококачественным ЗМЖ (СОЮЗ 60Э или другим, аналогичного назначения, обеспечивающим формирование требуемых органолептических и структурномеханических характеристик спреда и обогащение его полиненасыщенными жирными кислотами); источник плазмы - сливки м.д.ж. 10 и 20 %, (тепловая обработка при 95-97 С с выдержкой 3 мин), молоко цельное (пастеризованное при 85-87 С с выдержкой 20 с).
5. Исследована эффективность использования различных пищевых добавок, повышающих устойчивость технологического процесса и улучшающих консистенцию спредов бутербродного назначения. Установлены оптимальные дозы внесения эмульгатора (дистиллированных моноглицеридов) в количестве 0,5 %, и стабилизатора (на основе гуаровой и ксантановой камедей) в количестве 0,2 %.
6. Исследовано влияние пищевых добавок функционального назначения (пектина, инулина, полидекстрозы, лактулозы) на устойчивость технологического процесса и потребительские показатели спреда бутербродного назначения, установлены оптимальные дозы их внесения.
7. Изучено влияние состава и свойств различных вкусовых ингредиентов и комплексных вкусо-ароматических добавок на показатели качества спредов бутербродного назначения, эффективность их применения с целью развития ассортимента спредов бутербродного назначения; предложена вкусоароматическая добавка Грибы SE 264.010 в количестве 2,5 % для разновидности спреда закусочного назначения.
8. Изучено влияние режимов технологических процессов на качество получаемых спредов; оптимизированы параметры этих процессов, позволяющие получать продукт, соответствующий по своим показателям, сформулированным для него требованиям: оптимальная температура продукта на выходе из маслообразователя (14,7-16,5) С; оптимальная производительность для пилотного маслообразователя - (15,0-19,0) кг/ч, для промышленного (модернизированного маслообразователя Я7-ОМ-3Т) - 800-900 кг/ч.
9. Разработана и утверждена техническая документация на производство спреда сливочно-растительного Домашнее угощение, включающая Технические условия (ТУ 9148-190-04610209-2010) и Технологическую инструкцию.
10. Новые продукты в сравнении со сливочным маслом характеризуются пониженной калорийностью, улучшенными диетическими свойствами за счет более сбалансированного жирнокислотного состава, пониженного содержания холестерина и трансизомеров жирных кислот.
11. Экономическая эффективность производства бутербродных спредов базового состава по разработанной технологии обусловлена снижением удельного расхода молока-сырья на его изготовление на 7,6 т/т и себестоимости на 57,4 тыс. руб/т по сравнению со сливочным маслом аналогичной жирности.
Список научных трудов, опубликованных по материалам диссертации Публикации в рецензируемых научных журналах 1. Вышемирский, Ф. А. Если спреды - то только улучшенного качества [Текст] / Ф. А. Вышемирский, А. В. Дунаев, Е. Ю. Караваева // Сыроделие и маслоделие. - 2008. - № 2. - С. 50Ц51.
2. Караваева, Е. Ю. Спреды пониженной жирности улучшенного качества [Текст] / Е. Ю. Караваева, Е. В. Топникова, Е. Н. Пирогова, А. В. Дунаев // Сыроделие и маслоделие. - 2010. - № 1. - С. 47Ц49.
3. Вышемирский, Ф. А. Продукты маслоделия в свете науки о здоровом питании [Текст] / Ф. А. Вышемирский, А. В. Дунаев, Е. Ю. Караваева // Сыроделие и маслоделие. - 2011. - № 2. - С. 54Ц56; № 3. - С. 53Ц56.
Публикации в материалах конференций и специализированных журналах 4. Вышемирский, Ф. А. Требования к спредам как аналогам сливочного масла [Текст] / Ф. А. Вышемирский, А. В. Дунаев, Е. Ю. Караваева // Сб. материалов научно-практической конф. Интеграция фундаментальных и прикладных исследований - основа развития современных аграрно-пищевых технологий. - Углич, 2007. - С. 57Ц59.
5. Вышемирский, Ф. А. Ассортимент спредов десертного и закусочного назначения [Текст] / Ф. А. Вышемирский, А. В. Дунаев, Е. Ю. Караваева // Сб.
материалов научно-практической конф. Современные аспекты молочного дела в России. 22Ц23 ноября 2007. - Вологда, 2007. - С. 52Ц 53.
6. Дунаев, А. В. Современные исследования и разработки по технологии спредов [Текст] / А. В. Дунаев, Е. В. Топникова, Е. Ю. Караваева, Е. Н. Новикова // Продукт BY. - 2009. - № 6. - С. 53Ц55.
7. Топникова, Е. В. Способы улучшения биологической ценности спредов [Текст] / Е. В. Топникова, Е. Н. Новикова, А. В. Дунаев, Е. Ю. Караваева // Сб.
материалов всероссийской научно-практической конф. Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов. - Углич, 2009. - С. 213Ц216.
8. Топникова, Е. В. Исследования по технологии спредов пониженной жирности [Текст] / Е. В. Топникова, Е. Н. Пирогова, А. В. Дунаев, Т. П. Кустова, Е. Ю. Караваева // Материалы международной научно-практической конф.
Молокосодержащие продукты: технологии, ингредиенты, оборудование, упаковка, нормативная база. 8Ц10 июня 2010. - Углич, 2010 - С. 44Ц47.
9. Топникова, Е. В. Технологические особенности производства спредов улучшенного качества [Текст] / Е. В. Топникова, В. А. Стаховский, Ю. В. Никитина, Е. Н. Пирогова, Е. Ю. Караваева // Материалы международной научно-практической конф. Молокосодержащие продукты: технологии, ингредиенты, оборудование, упаковка, нормативная база. 8Ц10 июня 2010. - Углич, 2010 - С. 48Ц52.
10. Кустова, Т. П. Влияние режимов хранения на вкусовой букет спредов пониженной жирности [Текст] / Т. П. Кустова, Е. Н. Пирогова, Е. Ю. Караваева // Материалы международной научно-практической конф. Молокосодержащие продукты: технологии, ингредиенты, оборудование, упаковка, нормативная база. 8Ц10 июня 2010. - Углич, 2010 - С. 52Ц54.
11. Топникова, Е. В. Обогащение продуктов маслоделия функциональными ингредиентами [Текст] / Е. В. Топникова, Ю. В. Никитина, Е. Ю. Караваева, Т. А. Павлова // Материалы международной научно-практической конф.
Обеспечение качества и хранимоспособности продуктов сыроделия и маслоделия в современных условиях. 21Ц24 июня 2011. - Углич, 2011. - С. 125Ц131.
Подписано в печать: 16.04.20Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.
Отпечатано на ризографе ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии 152613, Ярославская обл., г. Углич, Красноармейский б.,
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям