авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Исследование и разработка технологии молочных каш, готовых к употреблению, для геродиетического питания

На правах рукописи

ВИТЧЕНКО АНДРЕЙ СЕРГЕЕВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОЛОЧНЫХ КАШ, ГОТОВЫХ К УПОТРЕБЛЕНИЮ, ДЛЯ ГЕРОДИЕТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово - 2013 2

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Омский госу дарственный аграрный университет им. П.А. Столыпина» (ФГБОУ ВПО Ом ГАУ им. П.А. Столыпина)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Гаврилова Наталья Борисовна

Официальные оппоненты: Смирнова Ирина Анатольевна, док тор технических наук, профессор Фе деральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ке меровский технологический институт пищевой промышленности», заведую щая кафедрой «Технология молока и молочных продуктов» Решетник Екатерина Ивановна, док тор технических наук, профессор Фе деральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Дальне восточный государственный аграрный университет», заведующая кафедрой «Технология переработки продукции животноводства»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджет ное образовательное учреждение выс шего профессионального образования «Алтайский государственный техниче ский университет им. И.И. Ползунова»

Защита диссертации состоится "21" октября 2013 г. в 10-00 часов на засе дании диссертационного совета Д 212.089.01 в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г.

Кемерово, бульвар Строителей, 47, (тел./факс 8(3842)39-68-88).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кеме ровский технологический институт пищевой промышленности». С авторефера том можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Минобрнауки РФ (http.vak.ed.gov.ru)и ФГБОУ ВПО «КемТИПП» (www.kemtipp.ru)

Автореферат разослан «20» сентября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета О.В. Кригер

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Питание является одним из важней ших факторов, определяющих здоровье населения. Правильное питание обес печивает нормальный рост и развитие детей, способствует профилактике забо леваний, продлению жизни людей, повышению работоспособности и создает условия для адекватной адаптации их к окружающей среде. Вместе с тем в по следнее десятилетие состояние здоровья населения характеризуется негатив ными тенденциями. Продолжительность жизни населения в России значитель но меньше, чем в большинстве развитых стран и странах СНГ. Увеличение сер дечнососудистых и онкологических заболеваний в определенной степени свя зано с питанием. У большинства населения России выявлены нарушения пол ноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ, в первую очередь витаминов, макро- и микроэлементов (кальция, йо да, железа, фтора, селена и др.), полноценных белков, так и нерациональным их соотношением.

Для поддержания здоровья и работоспособности населения старшего воз раста необходима не только профилактика возрастных заболеваний, но и орга низация полноценного питания специальными продуктами с функциональными свойствами.

Учитывая вышеизложенное, учёные и специалисты молочного производ ства в последние годы, расширили область экспериментальных и практических исследований по разработке рецептур и технологии молочных и молокосодер жащих продуктов для геродиетического питания.

Степень разработанности темы. К настоящему времени ряд значитель ных работ в области технологии продуктов для геродиетического питания, вы полнен в Государственном научном учреждении Всероссийского научно исследовательского института молочной промышленности Российской акаде мии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИМИ Росссельхозакадемии) под ру ководством известных учёных В.Д. Харитонова, А.Г. Галстяна;

в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» под ру ководством Л.А. Остроумова, А.Ю. Просекова, В.М. Позняковского и др. Раз работка продуктов для геродиетического питания реализуется в ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина» под ру ководством Н.Б. Гавриловой, а также в других вузах и НИИ страны.

Научное обоснование новых направлений в производстве специальных и функциональных продуктов питания получило развитие в трудах отечествен ных и зарубежных учёных А.Г. Храмцова, Н.Н. Липатова (мл.), Ю.Я. Свири денко, Н.И. Дунченко, И.А. Евдокимова, В.И. Ганиной, Н.А. Тихомировой, Л.А. Забодаловой, И.С. Хамагаевой, Г.Б. Гаврилова, В.И. Ганиной, А.А. Майо рова, М.П. Щетинина, Н.Б. Гавриловой, Л.В. Голубевой, И.А. Смирновой, М.Б.

Данилова, Л.М. Захаровой, Л.В. Терещук, И.В. Буяновой, О.В. Буянова, D.

Lillu, R. Stilwell, R. Fuller, G. Gibson и др.

Цель работы и задачи исследований. Целью данной работы является проведение исследований, разработка рецептур и технологии молочных каш, готовых к употреблению для геродиетического питания.

Для достижения цели сформулированы следующие научные задачи:

- обосновать состав и качественные характеристики нового продукта;



- провести исследование влияния вида и количества растительного сырья на качественные показатели, физическое состояние молочно-раститель ной смеси;

- определить основные показатели регламентирующие соотношение мо лочного сырья и растительного ингредиента в смеси;

- выполнить математический анализ результатов исследований влияния различных видов и доз растительного сырья на качественные характери стики продукта;

- осуществить аргументированный скрининг вида закваски и технологиче ских параметров ферментации молочно-растительных смесей;

- произвести расчёты по количественному составу антиоксидантного ком плекса и эксперимент по уточнению степени его сохранности в продукте;

- выбрать натуральные вкусовые наполнители для молочных каш, рассчи тать рецептуры молочных каш;

- уточнить срок годности продукта. Определить его пищевую и биологиче скую ценность, разработать технологию и техническую документацию для производства молочных каш в ассортименте. Провести их промыш ленную апробацию.

Научная новизна работы. Экспериментально и аналитически установле но влияние вида и количества растительного ингредиента на комплекс показа телей: органолептических, химических, реологических. В качестве объективно го показателя при проектировании рецептур молочно-растительных вязких продуктов предложено использовать число (критерий) Рейнольдса. Проведена математическая оценка влияния массовой доли растительных ингредиентов на физических, химических и органолептические показатели модельных продук тов, что позволило оптимизировать количество растительных ингредиентов в рецептуре.

Проведен аргументированный скрининг вида закваски для обогащения мо лочных каш пробиотической микрофлорой. Подобраны антиоксидантный ком плекс и вкусовые наполнители для повышения функциональных свойств мо лочных каш. Определена энергетическая, биологическая и пищевая ценность нового продукта.

Теоретическая и практическая значимость работы.Разработаны рецеп туры и технология молочных каш, а также техническая документация для их производства (ТУ 9229-011-49527279-2012). Проведена промышленная апроба ция технологии в условиях передового молочного предприятия ООО «Манрос М» филиал ОАО «Вимм Билль Данн» (г. Омск). Новизна технического решения технологии нового продукта отражена в заявлении о выдаче патента РФ на изобретение «Способ производства молочной каши для геродиетического пита ния» № 2012130223/10 (047492) от 16.07.2012 (получено положительное реше ние).

Диссертационная работа выполнена в рамках реализации научной темы «Разработка теоретических основ, создание новых технологий и техники для производства безопасных продуктов питания с функциональными свойствами» (номер гос. регистрации 01.200609463).

Методология и методы исследования.В процессе реализации экспери ментальных исследований использовались общепринятые, стандартные и мо дифицированные методы определения химических, микробиологических, био химических, фмзмческих характеристик. Для обработки полученных данных применялись методы математической статистики и построения математических моделей.

Основные положения выносимые на защиту:

- результаты исследования влияния количества растительного компонента на качественные показатели молочных каш;

- аргументированный скрининг закваски для обогащения молочных каш пробиотической микрофлорой;

- антиоксидантный комплекс в качестве функциональной добавки к мо лочным кашам для геродиетического питания;

- технология молочных каш готовых к употреблению для геродиетического питания.

Достоверность результатов подтверждается достаточной повторностью и воспроизводимостью экспериментальных данных, полученных с использовани ем современных физико-химических, микробиологических, реологических ме тодов исследований, и их математической обработкой, апробацией нового тех нологического решения в производственных условиях.

Качество и безопасность разработанного продукта на соответствие требо ваниям ФЗ № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продук цию» (с дополнениями от 22.07.2010 № 163-ФЗ) подтверждены исследованиями в лицензированной лаборатории молочного предприятия ООО «Манрос-М» филиал ОАО «Вимм Билль Данн» (г. Омск) и лаборатории научно-образо вательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пи щевой промышленности».

Апробация результатов. Основные положения и результаты иссле дований диссертационной работы были предметом обсуждений и докладов на научно-технических мероприятиях различного уровня, в том числе: VII между народной научно-практической конференции «Инновации и современные тех нологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции» (Ставрополь, 2011 г.);

V Всероссийской научно-практической конференции «Исследования и достижения в области теоретической и прикладной химии.

Экология. Продукты питания» (Барнаул, 2011 г.), международной научно практической конференции посвященной 70-летию проф. Е.Т. Тулеуова «Про довольственная безопасность Казахстана: состояние и перспективы» (Респуб лика Казахстан. Семей, 2012 г.);

VIII специализированном конгрессе «Молоч ная промышленность Сибири» (Барнаул, 2012 г.);

втором международном на учно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы (Омск, 2013 г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 пе чатных работ, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАКРФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, основной части, заключения, списка литературы и приложений. Ос новной текст работы изложен на 128страницах, содержит 49таблиц, 19рисунков,163 литературных источников и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Введение. Обоснована актуальность направления научных исследований.

Глава 1. Обзор литературных данныхна тему «Состояние и перспекти вы производства молочных и молокосодержащих продуктовдля геродиетиче ского питания». Приведены данные об основных направлениях геродиетиче ского питания, а также роли молочных продуктов в его реализации. Отмечено направление развития использования растительного сырья в составе молокосо держащих продуктах и особое значение биотехнологических аспектов в фор мировании функциональных свойств молочных продуктов. В результате анали за литературных источников технической и патентной информации определены цель и задачи исследований диссертационной работы.





Глава 2. Методология проведения исследований.Экспериментальные исследования проводились в производственных цехах и лицензированной ла боратории молочного предприятия ООО «Манрос-М» филиал ОАО «Вимм Билль Данн» (г. Омск), лабораториях кафедры технологии и оборудования пи щевых производств ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный универ ситет им. П.А. Столыпина», лаборатории научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышлен ности».

Апробация и внедрение результатов исследования проведена в условиях промышленного предприятия «Манрос-М» филиал ОАО «ВБД» (г. Омск).

Схема организации и проведения исследований приведена на рисунке 1.

При составлении схемы использованы следующие условные обозначения: 1 – массовая доля жира;

2 – массовая доля белка;

3 – массовая доля углеводов;

– массовая доля сухих веществ;

5 – количество минеральных веществ;

6 – коли чество витаминов;

7 – кислотность титруемая и активная;

8 – общая обсеме ненность молока;

9 – соматические клетки;

10 – ингибирующие вещества;

11 – КМАФАнМ;

12 – количество бифидобактерий;

13 – БГКП;

14 – бакте рии рода S. aureus;

15 – бактерии рода L. monocytogenes;

16 – бактерии рода 17 – бактерий рода Salmonella;

18 – дрожжи и плесневые грибы;

Proteus;

– количество молочнокислых микроорганизмов;

20 – органолептические пока затели;

21 – динамическая вязкость;

22 – количество аминокислот;

23 – коли чество жирных кислот;

24 – энергетическая ценность.

Изучение научно-технической литературы и патентной информации по проблеме «Состояние и перспективы I этап производства молочных и молокосодержащих продуктов длягеродиетического питания» Обоснование направления научных исследования, цели и научных задач Формулирование проектных требований к составу, II этап свойствам нового продукта. Выбор основногосырья и определение его количества Влияние доли растительного ингредиента Контролируемые в модельной смеси на качество, параметры биологическая ценность продукта 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 21, Определение оптимального Математическое моделирование сово количества растительных купности экспериментальных данных ингредиентов Выбор и определение Контролируемые III этап функциональных ингредиентов: параметры закваска пробиотическихкультур;

5, 6, 7, 12, 19, 20, антиоксидантныйкомплекс Определение количества вкусовыхнаполнителей и расчёт рецептур Контролируемые Определение срока годности параметры IV этап нового продукта, пищевой и 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 13, 14, 15, биологической ценности 16, 17, 18, 19, 20, 22, 23, Технология, техническая Практическая реализация документация на новый продукт. Экономические результатов исследований показатели егопроизводства Рисунок 1 – Схема организации и проведения исследований На первом этапе (аналитическом) изучена научно-техническая литература по вопросу «Состояние и перспективы производства молочных и молокосодер жащих продуктов для геродиетического питания», сформулированы цель и за дачи исследований.

На втором этапе проведено обоснование проектных требований к химиче скому составу и свойствам нового продукта, предназначенного для геродиети ческого питания. На основании анализа значений пищевой и биологической ценности выбраны виды животного и растительного сырья. Для определения их количественного соотношения составлены модельные смеси базовой основы нового продукта, проведён анализ комплекса показателей качества и математи ческая обработка, установлено оптимальное количество растительного ингре диента.

На третьем этапе изучен процесс ферментации молочно-растительных смесей закваской пробиотических микроорганизмов, подобраны антиоксидант ный комплекс и вкусовые наполнители. Рассчитаны рецептуры молочных каш.

На четвёртом этапе изучен процесс хранения и определены срок годности, пищевая и биологическая ценность нового продукта. Разработаны технология, техническая документация, рассчитана себестоимость и отпускная оптовая цена на новый продукт.

Глава 3. Результаты исследований и их анализ. Проектируемый про дукт предназначен для целевой группы потребителей – лиц пожилого и пре клонного возраста.

Учитывая физиологические потребности лиц пожилого и преклонного воз раста сформулированы следующие основные требования к химическому соста ву, органолептическим и качественным показателям нового продукта:

- соотношение жир : белки : углеводы должно приближаться к такому, как 1,0 : 0,8 : 3,5 в соответствии с рекомендациями для геродиетического пи тания;

- для кисломолочных каш обеспечить содержание пробиотических микро организмов не менее 107 КОЕ/г продукта;

- продукт должен быть готов к употреблению и иметь срок годности не менее 14 суток;

- продукт должен быть обогащен пищевыми волокнами и антиоксидант ным комплексом (А, С, Е, селен);

- консистенция продукта должен быть пастообразной, нежной;

- новый продукт должен выпускаться в ассортименте, т.е. без наполните лей (классический) и с натуральными наполнителями;

- каши молочные должны производится из низкоэнергетического, биоло гически полноценного животного и растительного сырья.

В данной исследовательской работе в качестве базового (основного) сырья выбрано молоко коровье - сырьё по ГОСТ Р 52054-2003, не ниже I сорта. В ка честве растительных ингредиентов, для экспериментальных исследований вы браны три вида зерновых круп, произрастающие в Сибирском регионе и отли чающиеся высокой биологической ценностью.

Растительные компоненты используются в тонко измельченном состоянии, то есть в виде муки, которая отличается высокой растворимостью, хорошо со четаются в рационах питания с продуктами животного происхождения, при этом значительно повышается усвояемость белков растительных ингредиентов.

Они также отличаются высоким содержанием макро- и микронутриентов, не обходимых человеку.

Химический состав растительных ингредиентов имеет отличительную особенность от продуктов животного происхождения – это присутствие пище вых волокон, необходимых для геродиетического питания.

При проектировании нового продукта сложного состава учитывали не только его функциональное назначение, но и структурно-механические свойст ва разрабатываемого продукта, так как это непосредственным образом оказыва ет влияние на динамику изменения (больше или меньше, наличие критических значений) технологических параметров процессов, что может привести к изме нению, как качественных показателей продукта, так и себестоимости продук ции.

Основная цель этапа исследований, путём изучения комплекса показателей модельных продуктов, определить предельные дозы растительных ингредиен тов в рецептурах молочных каш для геродиетического питания. Для проведения исследований были составлены модели базового продукта, т.е. молочно растительные смеси, в которых регулирующим фактором выбран вид и количе ство зерновых ингредиентов. Шаг исследования = 5 мас.%.

При изучении химического состава молочно-растительных смесей с раз личным видом и количеством зернового ингредиента было установлено, что с повышением дозы от 5 до 20 мас.% увеличивается массовая доля сухих ве ществ, в основном за счёт изменения массовой доли белков и углеводов. Дан ные представлены на рисунках 2, 3, 4.

Массовая доля, % Рисунок 2 – Влияние вида и дозы растительного ингреди 0 5 10 15 ента (гречневая мука) на хи Доза гречневой муки, % мический состав модельного базового продукта Сухие вещества Белки Углеводы Массовая доля, % Рисунок 3 – Влияние вида и дозы растительного ингреди 0 5 10 15 ента (рисовая мука) на хими Доза рисовой муки, % ческий состав модельного ба Сухие вещества Белки Углеводы зового продукта Массовая доля, % Рисунок 4 – Влияние вида и дозы растительного ингреди 0 5 10 15 ента (овсяная мука) на хими Доза овсяной муки, % ческий состав модельного ба зового продукта Сухие вещества Белки Углеводы Основным показателем биологической ценности белков модельных сред является аминокислотный скор, его количественные значения представленны на рисунках 5, 6 и 7.

Фенилаланин Количество растительного + Тирозин Треонин ингредиента, % Триптофан Метионин + Цистин Рисунок 5 – Амино 10 Лизин кислотный скор мо Лейцин дельных продук тов(молочно-греч Изолейцин невых) Валин 0 50 100 150 Аминокислотный скор Фенилаланин + Тирозин Количество растительного Треонин Триптофан ингредиента, % Метионин + Цистин Рисунок 6 – Амино Лизин кислотный скор мо Лейцин дельных продук 5 Изолейцин тов(молочно-рисо вых) Валин 0 50 100 150 Аминокислотный скор Фенилаланин + Тирозин Количество растительного Треонин Триптофан ингредиента, % Метионин + Цистин Лизин Рисунок 7 – Амино кислотный скор мо Лейцин дельных продук 5 Изолейцин тов(молочно-овся Валин ных) 0 50 100 150 Аминокислотный скор Обсуждая результаты исследований влияния изменения вида и количества растительного ингредиента, можно видеть, что они зависят как от вида ингре диента, так и от его количества. Существующая динамика характерна для от дельных аминокислот и зависит от биологической ценности белков раститель ного ингредиента.В целом, следует отметить, что все композиции модельных продуктов имеют аминокислотный скор выше 100, что позволяет оценить их как биологически полноценные.

Базовым элементом продукта является молоко, которое состоит в основ ном из дисперсионной среды – воды в количестве от 83 до 89 % и дисперсион ной фазы (жир, белок, углеводы и др.) – 17-11 %. В модельных продуктах изме нен состав дисперсионной фазы, т.е. массовые доли сухих веществ, прежде все го белков, что отражается на физическом состоянии молочно-растительных смесей.

Химические, органолептические и физические показатели модельных про дуктов в зависимости от вида и количества растительного ингредиента пред ставлены в таблицах 1,2и3.

Таблица 1 – Химические, органолептические, физическиепоказатели мо дельных молочно-гречневых продуктов Вариант Компонент- Органолептические показатели Химические и ный состав, % физические показатели моло- греч- вкус и запах конси- баллы Кислотность вязкость, ко невая стенция актив- титруе- 1· - мука ная, рН мая, °Т Па·с Опыт 1 Чистый молочный, со Жидкая, 12, 95 5 6,46 19,0 5, 10 вкусом свойственным однород- 13, Опыт 2 90 6,45 21,0 10, гречневой каше, без ная, сла посторонних запахов бовязкая и привкусов Опыт 3 15 Чистый молочный, со Одно 85 14,0 6,38 22,0 17, 20 вкусом свойственным родная, Опыт 4 80 12,0 6,33 25,0 29, гречневой каше, без вязкая посторонних запахов и привкусов Таблица 2 – Химические, органолептические, физическиепоказатели мо дельных молочно-рисовых продуктов Вариант Компонент- Органолептические показатели Химические и ный состав, % физические показатели мо- рисовая вкус и запах конси- баллы Кислотность вязкость, локо мука стенция актив- титруе- 1· - ная, рН мая, °Т Па·с Опыт 5 Чистый молочный, Жидкая, 12, 95 5 6,43 19,0 5, со вкусом свойст- однород- 13, Опыт 6 90 10 6,44 20,0 10, венным рисовой ка- ная, сла ше, без посторонних бовязкая запахов и привкусов Опыт 7 Чистый молочный, Одно 85 15 14,5 6,42 21,0 18, со вкусом свойст- родная, Опыт 8 80 20 12,0 6,41 22,0 32, венным рисовой ка- вязкая ше, без посторонних запахов и привкусов Таблица 3 – Химические, органолептические, физическиепоказатели мо дельных молочно-овсяных продуктов Вариант Компонент- Органолептические показатели Химические и ный состав, % физические показатели мо- овсяная вкус и запах конси- баллы Кислотность вязкость, локо мука стенция актив- титруе- 1· - ная, рН мая, °Т Па·с 1 2 3 4 5 6 7 8 Опыт 9 Чистый молочный, Жидкая, 12, 95 5 6,35 19,5 6, со вкусом свойст- однород- 13, Опыт 10 90 10 6,33 21,0 10, венным овсяной ка- ная, сла ше, без посторонних бовязкая запахов и привкусов Продолжение таблицы 1 2 3 4 5 6 7 8 Опыт 11 85 15 Чистый молочный, Одно- 14,0 6,31 22,0 19, Опыт 12 со вкусом свойст- родная, 80 20 11,0 6,28 25,0 37, венным овсяной ка- вязкая ше, без посторонних запахов и привкусов Из данных, представленных в таблицах 1-3, можно сделать вывод о том, что с увеличением дозы растительных ингредиентов вязкость молочно-расти тельных смесей возрастает. Характер данной зависимости определяется видом растительного ингредиента и его влагоудерживающей способностью.

На основании экспериментальных исследований динамической вязкости рассчитано число Рейнольдса, результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4 –Значение числа Рейнольдса для модельных продуктов Вариант Доза раститель- Значение Re для модельных продуктов ного ингредиен- с гречневой с рисовой с овсяной та, % мукой мукой мукой Опыт 1, 5, 9 5,0 4354,8 4673,3 4200, Опыт 2, 6, 10 10,0 2344,0 2334,0 2355, Опыт 3, 7, 11 15,0 1385,6 1250,0 1353, Опыт 4, 8, 12 20,0 859,1 658,9 761, В качестве одного из основных показателей предложено число Рейнольдса (Re), рассчитанное на основе значений динамической вязкости. Определено, что при массовой доле растительного ингредиента 5-10 %, молочно-растительные смеси находятся в зоне нормального значения Re (от 2334,0 до 4573,3), при мас.% – в зоне переходного смешанного режима течения (Re от 1250,0 до 1385,6), при 20 мас.% – зона затруднительного движения молочно растительной смеси (Re от 658,9 до 859,1).

Для определения оптимального количества растительного ингредиента, проведено математическое моделирование, реализованное в два этапа:

- I этап – расчёт целевой функции методом нормирования управляемых факторов;

- II этап – определение оптимального количества растительного ингреди ента в модельном продукте.

Графическое изображение значений целевых функций модельных продук тов представлено на рисунке 8.

Анализируя экспериментальные данные можно заключить, что количество растительного ингредиента, независимо от его вида не должна превышать 15 мас.% от общего количества молочно-растительной смеси.

5, Значение целевой 5, 4, 4, функции 3,6 Мука гречневая 3,1 Мука рисовая 2, Мука овсяная 2, 1, 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10 15 Количество растительного ингредиента, % Рисунок 8 – Значение целевых функций модельных продуктов в зависимости от вида и количества растительного ингредиента На втором этапе математического моделирования проводилось исследова ние, цель которого – разработка математических моделей, описывающих влия ние растительных ингредиентов на качественные показатели модельных про дуктов.

Математическое моделирование проводилось с использованием приклад ной программы «Eureka: The Solver», Version 1.0» и программного продукта «Table-Curve 3D», в котором реализованы методы анализа временных рядов, регрессионного, кластерного и факторного анализов, а также многомерного шкалирования. Данный этап исследований посвящен математической оценки влияния массовой доли растительных ингредиентов на вязкость модельных продуктов.

В связи с этим определена зависимость вязкости от массовой доли расти тельных ингредиентов, массовой доли сухих веществ молочно-растительной смеси и активной кислотности, которая имеет вид:

f (x, y, z) = a+bx+cy+dz+exy+fxz+gyz+ox2+py2+rz2+vxyz, где f (x, y, z) - вязкость модельных продуктов, сП;

х - массовая доля растительных ингредиентов, % ;

у - массовая доля сухих веществ, %;

z - активная кислотность, рН.

На основании рассчитанных в программе «Eureka: The Solver, Version 1,0» значений коэффициентов (a, b, c, d, e, f, g, o, p, r, v) путем формирования мате матических матриц в программе «Ms. Exсel» получены математические зави симости, описывающих влияние растительных ингредиентов на качественные показатели модельных продуктов.

Результаты проведенных расчетов представлены в виде проекций поверх ностей отклика и уравнений многочленов 2 степени в таблице 5.

Разработанные математические модели наглядно описывают изменение вязкости модельных продуктов в зависимости от массовой доли растительного ингредиента и сухих веществ.

При разработке и проектировании новых продуктов важной составляющей являются органолептические показатели, которые определяют потребительские предпочтения в выборе продукта. В связи с этим на следующем этапе проведе на оценка степени влияния растительных ингредиентов (гречневой, овсяной и рисовой муки) на изменение органолептических показателей модельных про дуктов.

Таблица 5 – Математическая оценка влияния массовой доли растительных ингредиентов на вязкость модельных продуктов Варианты Математическая Проекции поверхностей отклика исследова- зависимость ний Модельный f (x, y, z) = 0,91+0,98x+ 25, продукт с 24, +0,70y+0,79z+0,85xy+ 23, гречневой 22, Массовая доля сухих веществ, % +0,62xz-0,66yz- Вязкость, сП 22, мукой 21, -0,05x2+0,30y2-0,29z2- 15- 20, 13- 19, 11- -0,18xyz, Оптимум 19, 9- при z = 6, 7-9 18, 5-7 17, 3- 16, 16, 15, 14, 14, 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 19, Массовая доля растительного ингредиента,% Модельный f (x, y, z) = 0,99+0,99x+ 28, продукт с 27, +0,78y+0,66z+2,40xy+ 26, рисовой 25, Массовая доля сухих веществ, % Оптимум +0,70xz-2,34yz+ Вязкость, сП 24, мукой 23, +0,34x2 +1,89y2-2,15z2- 15-17 22, 13-15 21, -0,70xyz, 11-13 21, при z = 6, 20, 9- 19, 7- 18, 5- 17, 16, 15, 15, 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 19, Массовая доля растительного ингредиента,% Модельный f (x, y, z) = 0,94+1,21x+ 27, продукт с 26, +1,02y+0,99z+ 25, овсяной 24, +0,11xy+2,25xz+ Вязкость, сП мукой 23, Оптимум +1,67yz+1,33x2-- 22, 18- 21, 1,22y2+1,09z2-0,14xyz, 16- 20, 14- при z = 6, 20, 12- 19, 10- 18, 8- 17, 6- 16, 15, 14, 14, 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 19, Массовая доля растительного ингредиента,% Разработку математических моделей и построение поверхностей отклика осуществляли с использованием современного программного продукта «TableCurve 3D». Математическое моделирование совокупности эксперимен тальных данных позволило определить рациональное содержание раститель ных ингредиентов – 15 % от массы молочно-растительной смеси, обеспечи вающее высокие органолептические показатели и оптимальную вязкость про дукта.

Для определения состава закваски, обогащающей новый продукт пробио тической микрофлорой проведен аргументированный скрининг культур микро организмов.

Для достижения цели исследований определен критерий биотехнологиче ского процесса –количество пробиотической микрофлоры в продукте должно быть не менее 108 КОЕ/г. Молочно-растительные смеси пастеризовали при температуре (96±1) °С, охлаждали до температуры 37-38 °С.

Для ферментации молочно-растительных смесей использовали:

- термофильную одноштаммовую культуру, содержащую Bifidobacterium BB-12 в сочетании с культурой Streptococcus thermophilus (серия I);

- термофильную одноштаммовую культуру, содержащую Bifidobacterium BB-12 в сочетании с мезофильной одноштаммовой молочной культурой Lactobacillus paracasei (серия II).

Важным показателем активности исследуемых сочетаний культур закваски являются количественное накопление их в продуктах во время ферментации (время ферментации (4,0±0,5) ч). Результаты определения представлены на ри сунке 9.

10, 9, Клеточная концентрация микроорганизмов, lg 9, 8, 8,0 Общее количество КОЕ/г 7,5 микрофлоры 7,0 Количество бифидобактерий серия I серия II серия I серия II серия I серия II Молочно- Молочно- Молочно гречневая рисовая овсяная Рисунок 9 – Микробиологические показатели ферментированных молочно-растительных смесей Анализируя результаты определения микробиологических показателей ферментированных молочно-растительных смесей следует отметить, что нако пление, как общего количества молочнокислых микроорганизмов, так и бифи добактерий, прошло активнее во всех молочно-растительных смесях под воз действием сочетания культур Bifidobacterium BB-12 и Lactobacillus paracasei (серия II).

Это объясняется тем, что культура L. paracasei обладает высокой пробио тической активностью, при ферментации образует (L+) молочную кислоту, что создает условия, для развития Bifidobacterium BB-12. В данном сочетании (се рия II) обе культуры являются пробиотическими.

Активный рост культур в молочно-растительных смесях так же объясняет ся высоким содержанием питательныхвеществ всех композиций, в которых присутствуют все незаменимые аминокислоты, витамины и пищевые волокна, стимулирующие рост бифидобактерий в сложной молочно-растительной среде, из которых наиболее эффективной можно считать молочно-овсяную среду.

На основании комплексного анализа химических, органолептические и микробиологических показателей ферментированных молочно-растительных смесей выбрано эффективное сочетание культур Bifidobacterium BB-12 и Lactobacillus paracasei, которые обеспечивают в готовом продукте (молочных кашах) количество пробиотической микрофлоры 108-109 КОЕ/г.

Процесс ферментации молочно-растительных смесей рекомендуется про водить при следующих параметрах: температура 37-38 °С, время – 4,0-4,5 ч.

Известно, что в организме человека с увеличением возраста идут процессы его ослабления и заболевания, что также вызвано присутствием фракций ки слорода, вызывающих окислительные процессы, развитие свободных радика лов.

Возникновению данных процессов препятствует антиоксидантный ком плекс, состоящий из витаминов А, С, Е и минерала селена. При этом организму также необходимо адекватное количество цинка, меди, марганца и витамина В6.

Обогащение продукта проводилось витаминным премиксом Н33470, который соответствует необходимым требованиям. Витамины и препарат «Селен-актив» вносили в молочно-растительную смесь через воронку смесителя Almix. После перемешивания в течение 20-25 мин направляли на пастеризацию: температура (96±2) °С, время – 20 с.Нормируемое количество витаминов и селена вносили с учётом их технологических потерь, составляющих 15-20 %.Анализ полученных данных,позволяет считать, что нормативное количество витаминов и минерала селена, сохраняется в новом продукте в течение всего срока его годности.

Готовые продукты расфасовывали в полистироловые стаканчики с двумя отделениями и герметичными крышками. Для исследования сохранности вита минов и минералов опытные продукты хранили при температуре (4±2) °С.

Для расширения ассортимента молочных каш выбраны вкусовые наполни тели отечественного производителя ООО «Аграна Фрут Московский регион».

Для определения рациональных количеств вкусовых наполнителей для молоч но-растительных смесей проведено три серии опытов. Шаг исследований – 2 %.

I серия. Молочно-гречневая смесь.

Наполнитель «Черника»: опыт 1 – 3 %;

опыт 2 – 5 %;

опыт 3 – 7 %.

II серия. Молочно-рисовая смесь.

Наполнитель «Абрикос-морковь»: опыт 1 – 3 %;

опыт 2 – 5 %;

опыт 3 – 7 %.

III серия. Молочно-овсяная смесь.

Наполнитель «Черная смородина»: опыт 1 – 3 %;

опыт 2 – 5 %;

опыт 3 – 7 %.

На основании результатов органолептической оценки полученных опыт ных композиций, построены профили (рисунок 10), графически характеризую щие влияние количественных доз вкусовых наполнителей на органолептиче ские показатели продуктов, в результате исследований установлена рациональ ная доза вкусового наполнителя.

Опыт 1 Опыт 14,5 15, 14,0 14, 13,5 14, 13,0 13, 12,5 13, 12,0 12, Опыт 3 Опыт Опыт 3 Опыт I серия II серия Опыт 14, 14, 13, 13, Рисунок 10 – Органолептические 12, профили молочных каш с напол 12, нителями Опыт 3 Опыт III серия Комплексный анализ полученных данных позволил определить рацио нальное количество наполнителей – 5 % от массы компонентов продуктов.

Таким образом, на основании проведенных экспериментальных исследо ваний, математической обработки полученных данных, установлен состав ин гредиентов новых продуктов и рассчитаны их рецептуры.

Срок годности нового продукта устанавливался в соответствии с МУК 4.2.1847-04, СаНПиН 2.3.2.1078-01.Для нового продукта был установлен режим холодильного хранения при температуре (4±2) °С – 14 сут.

Новый продукт отличается высокой биологической ценностью. Аминокис лотный скор белков нового продукта в сравнении со шкалой ФАО/ВОЗ, пред ставлен в таблице 6.

Таблица 6 – Аминокислотный скор белков молочных каш Незаменимые Шкала ФАО/ВОЗ Скор по отношению к шкале ФАО/ВОЗ аминокислоты А С молочно- молочно- молочно гречневая рисовая овсяная 1 2 3 4 5 Валин 50,0 100 135,9 139,4 122, Продолжение таблицы Изолейцин 40,0 100 148,8 154,3 139, Лейцин 70,0 100 121,3 130,2 120, Лизин 55,0 100 128,2 117,0 108, Метионин + 35,0 100 107,9 135,1 109, + цистин Триптофан 10,0 100 180,2 170,0 181, Треонин 40,0 100 128,5 124,5 112, Фенилаланин + 60,0 100 157,4 184,1 169, + тирозин Примечание – А - аминокислота в мг/1 г белка, С - скор по отношению к шкале ФАО/ВОЗ Пищевая ценность любого продукта так же характеризуется качественным и количественным составом микронутриентов. Основные данные получены с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель» (таблица 7).

Таблица 7 – Качественный и количественный состав витаминов в продук тах «Молочные каши», (100 г) Наименование В1, В2, В6, В12, РР, С, мг А, Е, мг мг мг мг мкг мг мкг Молочные каши 0,31 0,32 0,43 0,61 3,5 164 210 3, Данные приведенные в таблице 7 свидетельствуют о том, что новые про дукты обогащены витаминами А, Е, С и В.

Важными микронутриентами являются минеральные вещества, которые необходимы организму человека в определенных количествах, в зависимости от возрастной категории и роды деятельности. Результаты представлены в таб лице 8.

Таблица 8 – Минеральный состав продукта «Молочные каши», (100 г) Наименование Ca, мг Р, мг Mg, мг J, мг Se, мг Молочные каши 240 255 79 0,03 Совокупность основных макро- и микронутриентов обеспечивает пищевую и энергетическую ценность нового продукта. Данные, характеризующие пище вую и энергетическую ценность продукта, приведены в таблице 9.

Таблица 9 – Пищевая и энергетическая ценность продукта «Молочные ка ши» (на 100 г продукта) Наименование показателя Характеристика рецептура 1 рецептура 2 рецептура Жир, г 3,2±0,2 2,8±0,2 3,2±0, Белок, г 4,6±0,2 3,9±0,2 4,4±0, Углеводы, г 13,3±0,2 16,2±0,2 13,9±0, Энергетическая ценность, кДж/ккал 631,6/150,9 722,5/172,6 650,9/155, Глава 4. Практическая реализация результатовисследований. Для производства нового продукта «Молочные каши» разработана технология и техническая документация (ТУ 9229-011-49527279-2012).Для реализации тех нологии подобрано современное высокотехнологическое оборудование и раз работана производственная блок-схема технологического регламента «Молоч ные каши» для геродиетического питания, представленная на рисунке 11.

Входной контроль сырья и материалов Молоко сырое ГОСТ Р Мука гречневая ГОСТ Р Мука рисовая Мука овсяная Приемкамолока Охлаждение t = (4±2) °C Промежуточное хранение не более 6 часов при t = (4±2) °C Переработка сырья Подогрев молока t = (50±5) °C Внесение растительного ингредиента через воронку смесителя Almix Циркуляция смеси в течение 20 мин Внесение витаминного премикса через воронку смесителя Almix Внесение минеральной добавки – препарата «Селен-актив» через воронку смесителя Almix Термическая обработка нормализованной смеси Внесения Пастеризация t = (96±1) °C, = 20 с закваски Охлаждение до температуры t = (38±1) °C внесения закваски Ферментация t = (38±1) °C, = (4,0±4,5) ч Охлаждение до температуры t = (12±2) °C Фасовка, маркировка Наполнитель Фасовка продукта и наполнителя раздельная в полипропиленовую упаковку Доохлаждение продукта t = (2-4) °C, = 3-4 ч Хранение и реализация продукта В течение 15 сут с учётом времени нахождения в торговой сети Рисунок 11 – Блок-схема технологического регламента «Молочные каши» для геродиетического питания ЗАКЛЮЧЕНИЕ В связи со вступлением России в ВТО, возрастает конкуренция среди про изводителей молочных продуктов не только на внешнем рынке, но и на внутрен нем за потребителей, среди которых значительное количество трудоспособного населения старшего возраста со сложившимися потребительскими вкусами.

Данный факт привёл к тому, что как крупные холдинги, так и средние предпри ятия планируют «дорожные карты» перспективного развития предприятия. Сле дует отметить, что одними из первых и значимых позиций этих планах занима ют:

- расширение сырьевой зоны предприятий и повышение качества молока сырья;

- разработки интенсивных и экономичных технологий переработки моло ка-сырья;

- расширение ассортимента молочных продуктов целевого назначения, обогащённых функциональными добавками, при этом имеющих узнавае мые бренды.

Именно, к таким молочным продуктам относятся «Молочные каши». С од ной стороны они напоминают традиционные для россиян продукты питания, с другой стороны это продукт, обогащённый функциональными ингредиентами, с высокими органолептическими показателями, средней калорийностью, адапти рованный к потребностям организма населения старшего возраста.

В рамках реализации аналитических и экспериментальных исследований решены все научные задачи и достигнута цель, поставленная в научной работе, сформулированы выводы и практические рекомендации:

1. На основании анализа литературного обзора технической и патентной информации, нормативных требований к продуктам специального питания обос нованы состав и качественные характеристики нового продукта, определены объекты исследования.

2. Исследовано влияние различных видов и количества растительных ин гредиентов муки зерновых культур (гречневой, рисовой, овсяной) на химический состав, органолептические, химические, физические показатели и биологиче скую ценность молочно-растительных смесей. Установлено, что повышение до зы растительного ингредиента с 5 до 20 % от общей массы смеси приводит к по вышению массовой доли сухих веществ, в среднем, в два раза за счёт увеличения массовой доли белка на 37 % (молочно-гречневая смесь), на 23 % (молочно рисовая смесь), на 35 % (молочно-овсяная смесь) и увеличению массовой доли углеводов в 3,4-4,2 раза. При этом изменяется физическое состояние молочно растительной смеси, характеризуемое динамической вязкостью, которая возрос ла с 5,6·10-3 Па·с продукта в смеси с 5 % растительного ингредиента до 29,6 37,0·10-3 Па·с в смеси с 20 % растительного ингредиента.

3. В качестве одного из основных показателей регламентирующих проекти рование молочно-растительных вязких продуктов предложено число Рейнольдса (Re), рассчитанное на основе экспериментально определенных значений дина мической вязкости. Установлено, что при массовой доле растительного ингреди ента 5-10 %, молочно-растительные смеси находятся в зоне нормального значе ния Re (от 2334,0 до 4573,3), при 15 мас.% – в зоне переходного смешанного ре жима течения (Re от 1250,0 до 1385,6), при 20 мас.% – зона затруднительного движения молочно-растительной смеси (Re от 658,9 до 859,1).

4. На основании математического моделирования совокупности показате лей, характеризующих качество модельных молочно-растительных продуктов определено оптимальное соотношение молочных и растительных ингредиентов (мас.%), как 85:15.

5. Экспериментально осуществлён аргументированный скрининг пробиоти ческих культур закваски: бифидобактерий ВВ-12 и Lactobacillus paracasei. Уста новлена степень пробиотической активности муки растительных культур: коэф фициенты стимулирования роста пробиотических культур в молочно-гречневой смеси Кр – 1,231;

молочно-рисовой смеси Кр – 1,218;

молочно-овсяной смеси Кр – 1,256. Рекомендуются следующие технологические параметры процесса фер ментации молочно-растительных смесей: время – 4,0-4,5 ч, температура 37- °С.

6. Аналитически обоснован, определен расчётным путем и проверен экспе риментально качественный и количественный состав антиоксидантного ком плекса витаминов А, Е, С и минерала Se. Подобраны для обогащения молочно растительного продукта: витаминный премикс Н33470 в количестве 0,10 кг и «Селен-актив» в количестве 125 г на 100 кг продукта. Рассчитаны рецептуры мо лочных каш.

7. Выбраны вкусовые ингредиенты для расширения ассортиментной линии нового продукта: черника, чёрная смородина, морковь, в количестве 5 % от мас сы смеси компонентов, которые фасуются в одно из отделений двойного поли стирольного стакана. Рассчитаны рецептуры молочных каш.

8. Установлен срок годности нового продукта – молочных каш 14 сут при температуре (4±2) °С. Определены пищевая, биологическая и энергетическая ценность молочных каш: общее количество аминокислот 4515,43 мг%, количест во витаминов группы В, А, Е, С и минералов Ca, Р, Se, Mg, J в 250 г продукта обеспечивает 50 % потребности организма человека в данных микро- и макро элементах. Энергетическая ценность молочных каш в зависимости от вида рас тительного ингредиента 650,923-722,504 кДж. Разработана технология и техни ческая документация для производства молочных каш (ТУ 9229-011-49527279 2012), подобрано технологическое оборудование. Проведена промышленная ап робация технологии в условиях передового молочного предприятия ООО «Ман рос-М» филиал ОАО «Вимм Билль Данн» (г. Омск).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации 1. Витченко А.С. Исследование влияния компонентного состава на каче ственные и реологические показатели молочных каш для геродиетического пи тания / А.С. Витченко, Н.Б. Гаврилова // Техника и технология пищевых произ водств. – 2013. – № 1. – С. 8-11.

2. Гаврилова Н.Б. Молочные каши для геродиетического питания / Н.Б.

Гаврилова, А.С. Витченко // Молоч. пром-сть. – 2013. – № 3. – С. 67-68.

3. Витченко А.С. Аргументированный скрининг закваски для обогащения пробиотической микрофлорой молочных каш / А.С. Витченко, Н.Б. Гаврилова Е.А. Молибога // Аграрный вестник Урала. – 2013. – № 1 (107). – С. 35-36.

Материалы международных и всероссийских конференций, конгрессов, форумов, семинаров 4. Витченко А.С. Проблемы геродиетического питания / А.С. Витченко// Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: сб. ста тей и докладов V всерос. науч.-практ. конф. – Барнаул, 2011. – С. 98-100.

5. Витченко А.С. Актуальность разработки технологии каш, готовых к употреблению / А.С. Витченко, Е.А. Молибога // Инновации и современные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции:

материалы VII междунар. науч.-практ. конф. – Ставрополь: АГРУС, 2012. – С.

126-129.

6. Гаврилова Н.Б. Технология молочно-растительного продукта для геро диетического питания/ Н.Б. Гаврилова, А.С. Витченко// Сб. материалов V спе циализированного конгресса «Молочная промышленность Сибири», – Барнаул:

ООО «Алтай Агро Эколо», 2012. – С. 66-68.

7. Гаврилова Н.Б. Технология продуктов для геродиетического питания – приоритетное направление производства специальных продуктов / Н.Б. Гаври лова,А.С. Витченко, Е.А. Молибога // Продовольственная безопасность Казах стана: состояние и перспективы: матер. междунар. науч.-практ. конф. – Семей.

2012. – С. 19-22.

8. Витченко А.С. Выбор антиоксидантного комплекса для молочных каш и экспериментальное уточнение его сохранности в продукте / А.С. Витченко // Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и ре гулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольст вия: инновации, проблемы, перспективы: материалы второго междунар. науч. техн. форума. 27-29 марта 2013 г. – Омск. – С. 183-184.

9. Заявление о выдаче патента РФ на изобретение «Способ производства молочной каши для геродиетического питания» / Витченко А.С.,Гаврилова Н.Б., Молибога Е.А.№ 2012130223/10 (047492) от 16.07.2012. (получено поло жительное решение).



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.