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

Pages:   || 2 |

Теория и практика повышения устойчивости жировой фазы консервов на молочной основе общего и специального назначения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПЕТРОВ АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЖИРОВОЙ ФАЗЫ КОНСЕРВОВ НА МОЛОЧНОЙ ОСНОВЕ ОБЩЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА 2010

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский на учно-исследовательский институт молочной промышленности Российской ака демии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии).

Научный консультант: академик РАСХН, доктор технических наук, профессор Харитонов Владимир Дмитриевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Токаев Энвер Саидович доктор технических наук Гаврилов Гавриил Борисович доктор технических наук Круглик Владимир Иванович

Ведущая организация: Северо-Кавказский государственный техни ческий университет (СевКавГТУ)

Защита состоится «24» июня 2010г. в ч. на заседании диссертационного со вета ДМ 006.021.01 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбато ва Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМП Россельхоз академии) по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, д. 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИМП Россельхоз академии.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять в адрес ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат размещен на сайте Высшей аттестационной комиссии Министер ства образования и науки Российской Федерации «_» _ 2010 года, разо слан «_» 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.Н. Захаров -2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Сохранение натурального сырья и произведенных че ловеком продуктов питания – одна из неизменных целей в технологии переработ ки пищевой продукции. Молочная промышленность не исключение. Весь про цесс переработки молока можно рассматривать как систему технологических процессов, направленных на консервирование молока и/или его составных час тей. В наибольшей мере такие технологии получили свое развитие в производст ве сгущенных и сухих молочных консервов.

В России ежегодный объем производства сгущенных молочных консервов со ставляет более 800 миллионов условных банок, а сухого молока (цельного и обез жиренного) – 140-150 тыс. тонн.

Основное отличие молочных консервов в сравнение с другими видами молоч ных продуктов – высокая концентрация (от 20 до 96%) компонентов молока, дли тельные сроки годности, экономичность при транспортировании.

Производство консервов на молочной основе решает важнейшую социальную задачу – обеспечение полноценными молочными продуктами населения, прожи вающего на огромных (около 70%) территориях России, где развитие молочного животноводства затруднено или экономически нецелесообразно.

Молочные консервы имеют стратегическое значение, более 70 лет включены в номенклатуру продовольственных товаров, которые хранят в государственных резервах. Резерв отечественных продуктов, в том числе молочных, обеспечивает продовольственную независимость, являясь одной из составляющих экономиче ской безопасности страны.

Качество молочных консервов и длительность их хранения зависят от эффек тивности консервирования, которая на практике достигается: тепловой стерили зацией (абиоз);

повышением осмотического давления при введении в продукт са харов (осмоанабиоз);

удалением из продукта свободной воды (ксероанабиоз).

Однако ни один из видов консервирования не может гарантировать абсолютной стабилизации качества продукта в процессе хранения.

Ухудшение качества консервов наступает в результате физических, химиче ских, биологических процессов, приводящих к их порче. Любой вид порчи ока зывает негативное воздействие на свойства продукта, снижает его потребитель скую, пищевую и биологическую ценность.

Одна из основных причин физико-химической порчи - потеря агрегативной и кинетической устойчивости жировой фазы продукта в процессе хранения, кото рая влечет за собой ухудшение показателей качества, снижение уровня безопас ности и сокращение сроков годности консервов. Проблема повышения устойчи вости жировой фазы актуализируется на фоне увеличения объема производства молокосодержащих консервов, в состав которых входят жиры немолочного про исхождения, что требует создания научно обоснованных технологий.

На начальном этапе развития технологий молокосодержащих консервов немо лочные жиры вводили в продукты специального назначения для детского, геро диетического и лечебного питания. В настоящее время значительную долю рынка занимают молокосодержащие консервы общего назначения, в которых молочный жир замещен различными видами растительных жиров. Варьирование соотноше -3 нием молочного и растительного сырья позволяет создавать качественно новые консервы с заданными медико-биологическими, физико-химическими, техноло гическими и потребительскими свойствами.

В связи с этим улучшение качества, пролонгирование сроков годности кон сервов на молочной основе посредством обеспечения устойчивости жировой фа зы является одной из актуальных задач.



Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы – улучшение качества и увеличение сроков годности консервов на молочной основе общего и специ ального назначения путем повышения устойчивости жировой фазы и реализации инновационных технологических решений.

Для достижения указанной цели поставлены и последовательно решены сле дующие задачи:

- разработать методологический подход к оценке однородности жировой фазы сгущенных консервов на молочной основе;

- установить технологические параметры, обеспечивающие устойчивость жиро вой фазы и сохранение качества консервов на молочной основе при пролонгиро ванных сроках хранения;

- определить влияние гомогенизации на формирование межфазного слоя на гра нице жир/плазма в концентрированных молочных эмульсиях с дисперсной фазой, состоящей из молочного и растительного жиров;

- разработать систему органолептической оценки и провести на её основе рет роспективный и текущий мониторинг качества сгущенных молочных и молоко содержащих консервов;

- исследовать влияние потери устойчивости жировой фазы на микробиологиче скую порчу сгущенных консервов с сахаром;

- разработать концепцию приоритетов в формировании качества консервов на молочной основе и их классификацию;

- усовершенствовать традиционные, разработать новые технологии молочных и молокосодержащих консервов общего и специального назначения с пролонгиро ванными сроками годности, освоить их производство.

Научная новизна 1. На основании аналитических и экспериментальных исследований разработа на методология оценки устойчивости жировой фазы сгущенных консервов. Фор мализовано, введено и интегрировано в систему оценки качества молочных про дуктов понятие «коэффициент устойчивости жировой фазы», определены его предельно допустимые значения для основных видов сгущенных консервов.

2. Установлены эмпирические зависимости, описывающие взаимосвязи прове дения гомогенизации с физическими, технологическими показателями и продол жительностью хранения молочных и молокосодержащих консервов.

3. Доказано влияние природы жиров и параметров проведения гомогенизации на содержание и состав белков, адсорбированных поверхностью жировых шари ков. Получен новый фактический материал по составу белков оболочек жировых шариков концентрированных эмульсий на молочной основе. Научно обоснована гипотеза процесса формирования белковой оболочки на поверхности молочного и растительного жиров при гомогенизации.

-4 4. Выявлено и ранжировано влияние природы жира на устойчивость концен трированных молочных эмульсий.

5. Сформулированы научные принципы, обоснованы квалификационные крите рии, предложены основные термины и определения системы органолептической оценки консервов на молочной основе.

6. Выдвинута и подтверждена гипотеза о взаимосвязи между потерей устойчи вости жировой фазы консервов, полученных на основе осмоанабиоза, и развити ем в них микроорганизмов.

7. Предложена многоуровневая классификация консервов на молочной основе, устанавливающая связь между их функциональной направленностью, природой жира и способами консервирования.

Практическая значимость и реализация результатов работы 1. Разработан и реализован в производственных условиях новый метод опреде ления устойчивости жировой фазы в сгущенных консервах, позволивший объек тивно оценить однородность продукта, прогнозировать сроки годности и устано вить технологические особенности производства консервов на молочной основе.

2. Создана и реализована система органолептической оценки и её программное обеспечение «Консервы молочные», позволившая предприятиям осуществлять мониторинг качества продукции, оперативно проводить обработку массива дан ных, полученных при проведении сенсорного анализа, создавать файлы и архи вировать полученные результаты.

3. Разработаны концепция приоритетов в формировании качества консервов, универсальные технологические схемы производства, приемы, повышающие ка чество консервов на молочной основе. Защищены патентами и реализованы в промышленности более 40 технологий консервов общего и специального назна чения.

Основные положения, выносимые на защиту:

- система оценки устойчивости жировой фазы консервов на молочной основе;

- закономерность изменения, физических, технологических и органолептиче ских свойств консервов на молочной основе в процессе хранения в зависимости от последовательности проведения гомогенизации;

- методология органолептической оценки консервов на молочной основе;

- новый фактический материал, характеризующий взаимосвязь между потерей агрегативной и кинетической устойчивостями жировой фазы консервов и разви тием микроорганизмов;

- технологические процессы, приемы, схемы, методы контроля, режимы произ водства консервов на молочной основе, обеспечивающие устойчивость жировой фазы, получение продукции высокого качества с увеличенным сроком годности.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на международных и российских конференциях, семинарах, коллоквиумах (Киев 1999;

Одесса 2000;

Киров 2001;

Вологда 2002;

София 2003;

Санкт-Петербург 2004;

Сочи 2001-2005;

Барнаул 2004;

Ереван 2007;

Брест 2009;

Ярославль 2009;

Москва 2003-2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликована 151 печатная работа, в том числе три монографии, статьи в журналах, рекомендованных ВАК, в мате -5 риалах международных конгрессов, симпозиумов, конференций;

получены ав торские свидетельства, патенты и зарегистрированы заявки на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, списка использованных источников литературы и приложений. Работа изложена на 258 страницах компьютерной верстки, содержит 33 таблицы, 78 ри сунков, 386 литературных и Internet источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы, задачи исследований и положения, выносимые на защиту.

В главе первой систематизированы и обобщены современные представления о способах консервирования молока, повышении качества, пролонгировании сро ков годности, сохранении устойчивости жировой фазы молочных продуктов, ос нованные на фундаментальном вкладе в теорию и практику, внесенном учеными:

И.А.Радаевой, В.Д.Харитоновым, Л.В.Чекулаевой, Николаем Н.Липатовым, Ни китой Н.Липатовым, Э.С.Токаевым, П.Ф.Дьяченко, И.Н.Владавцем, А.Г.Галс тяном, И.А.Евдокимовым, Б.Л.Флауменбаумом, Н.А.Тихомировой, Ю.И.Фи латовым, К.К.Полянским, Л.В.Голубевой, В.В.Вайткусом, Ю.К.Вертинским, М.А.Гришиным, P.Walstra, N.King, H.Muldor и др.

В главе второй приведена методика исследований. Работа выполнена в ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии, ФГУ Московском государственном университете прикладной биотехнологии и в других профильных научных организациях. Про мышленные эксперименты, апробация результатов проведены на базе ПЭЗ ГНУ ВНИМИ, ЗАО «Рудняконсервмолоко», ЗАО «Кардымовский МКК», ООО «Гага ринское молоко», ЗАО «Молконсервы», ЗАО «Верховский МКК», ЗАО «Воскре сенский консервный завод», ЗАО «Воткинский МКК» и др.

Логика выполнения работы заключалась в системе исследований, построенной на принципах элементности, связанности, целостности. Систему, ее этапность и результаты иллюстрирует блок-схема исследований, представленная на рис. 1.

Объектами исследований служили сгущенные с сахаром, сгущенные стерили зованные и сухие консервы на молочной основе, в том числе специального на значения, технологии и их производства;

жиры молочного и немолочного проис хождения;

жировая фаза эмульсий на основе молока;

оболочки жировых шари ков. Для решения поставленных задач использованы общепринятые, стандарти зованные, модифицированные и специально разработанные методы.

Общепринятые и стандартизованные методы. Массовая доля (м.д.) свобод ного жира (в сухих и сгущенных консервах) определена методом экстракции жи ра с последующим удалением органического растворителя;

динамическая вяз кость - методом Гепплера на визкозиметре;

дисперсность жировой фазы - коли чественным подсчетом жировых шариков по интервалам диаметров на скани рующем устройстве, логически связанном с оптическим микроскопом Leitz Tas Plus;

м.д. тугоплавких триглицеридов в жире - ЯМР-спектроскопией с использо ванием комплекта оборудования NMS 100 Siries «Bruker»;

м.д. белка - спектро фотометрическим методом в модификации Е.А.Фетисова;

фракционный состав белков (казеин и сывороточные белки) - электрофоретическим методом;

амино -6 кислотный состав белков - ионообменной хроматографией на анализаторе Amino Аcid Аnalyzer T339 M Microtechna;

жирнокислотный состав жиров - газовой хро матографией на приборе «Кристаллюкс-4000М»;

жирнокислотная сбалансиро ванность - методом математического моделирования Никиты Н.Липатова;

темпе ратурные фазовые переходы жира - термоаналитическим методом на дифферен циальном сканирующем калориметре TA Instrumentes DSC Q10.

Рис. 1. Схема проведения исследований -7 Стандартизованными методами определены: м.д. жира (кислотным методом), м.д. белка (по Къельдалю), м.д. сахарозы (йодометрическим методом), термоус тойчивость белков, индекс растворимости, титруемая кислотность, показатель рН, температура плавления, перекисное и кислотное числа. Микробиологические показатели - методом посева продукта в питательные среды.

Модифицированные методы. С целью получения более точных и воспроиз водимых результатов модифицированы методы изолирования жировых шариков (ЖШ) из плазмы и дифференциации белков оболочек жировых шариков (БОЖШ). Число промывок водой сокращено до трех, а для эффективного отделе ния ЖШ от плазменных компонентов значительно увеличен (в 10-20 раз) объем разведения водой.

Комплекс исследований БОЖШ состоял в изолировании, дифференциации и идентификации белков с последующим определением их массовых долей. Из субстрата БОЖШ казеин выделяли путем осаждения 1Н-ным раствором СН3СООН при достижении изоэлектрической точки и последующим его отделе нем фильтрацией. Осадок промывали дистиллированной водой. Массовую долю выделенного казеина определяли по разности значений м. д. белка в растворе до и после осаждения казеина. Раствор нейтрализовали NН4ОН до рН 6,5. Осажде ние сывороточных белков проводили (NН4)2SО4 с последующей выдержкой в те чение 12 часов в холодильной камере (при температуре (4±2)0С), фильтрацией и промывкой. Массовую долю сывороточных белков определяли по разности кон центраций белка до и после удаления сывороточных белков. Оставшиеся в рас творе белки, масса которых определена спектрофотометрически, были отнесены к нативным белкам (НБ) оболочек ЖШ. Выделенные из БОЖШ казеин и сыворо точные белки фракционировали электрофоретическим методом.

Метод сенсорной оценки молочных и молокосодержащих консервов преобра зован из отдельных элементов в систему органолептической оценки консервов и разработан программный пакет «Молочные консервы».

Разработанные методы. Метод определения однородности жировой фазы молочных консервов, основанный на делении продукта по высоте потребитель ской тары на горизонтальные слои и установлении в каждом из слоев массовой доли жира. Критерием однородности жировой фазы продукта принят коэффици ент устойчивости (Ку), который определен расчетным путем на основании экспе риментальных данных.

При участии автора разработаны и аттестованы:

- методика (МВИ № 241.224/2008) определения показателя «активность воды» сорбционно-емкостным методом применительно к прибору «Hygrolab-3» компа нии ROTRONIC с программным обеспечением «HW3»;

- методика (МВИ № 241.186/2006) определения массовой доли влаги на термо гравиметрическом инфракрасном влагомере MA-50 фирмы «Sartorius».

Доверительная вероятность при математической обработке принята в зависи мости от вида эксперимента от 0,8 (биологический) до 0,95 (технологический и аналитический).

Повторность экспериментов - не менее трех.

-8 В главе третьей рассмотрен аналитический подход к оценке устойчивости жировой фазы, потеря которой приводит к неоднородной консистенции продукта, ухудшает его органолептические показатели и снижает срок годности. Оценка устойчивости основана на рассмотрении процесса седиментации ЖШ при усло вии виртуального разделения упакованного продукта горизонтальными плоско стями на равные по объему цилиндрические слои, что позволяет выявить дина мику изменения м.д. жира по высоте потребительской тары. Посредством анали тических рассуждений и ряда математических выкладок, основанных на рассмот рении послойных изменений массы жира по высоте потребительской тары, полу чена формула определения м.д. жира в нижнем слое продукта gr(H) в зависимости от продолжительности седиментации:

n wr N n I ж d r3 d r ( N ) 1, (1) gr(H ) = 150 D H r =i H где N – общее количество ЖШ в слое продукта;

n – число слоев;

D – диаметр потребительской тары, м;

Н – высота потребительской тары, м;

ж – плотность ЖШ, кг/м3;

– плотность про дукта, кг/м3;

dr, – средний диаметр ЖШ размерной группы «r», м;

wr – скорость подъема ЖШ диаметром dr, м/с;

– продолжительность седиментации, с;

d r ( N ) – дисперсность ЖШ размер ной группы «r»,%, «r» изменяется от i до I, где i – номер размерной группы, а I – число размер ных групп.

Для расчета скорости wr, входящей в формулу (1), посредством преобразова ния критериального уравнения, учитывающего стесненный характер движения d r wr = 0,5 1,5 r3,75 ж g ( ж ) С 1, ЖШ, получена формула: (2) d r0,5 ж g 0,5 ( ж ) ;

r – порозность слоя;

– динамическая где C = 18 0,5 + 0,6 r 2, 375 0, вязкость продукта, Па·с;

g – ускорение силы тяжести, м/с2.

Формула (1) справедлива для условия wr· H/n. При wr· H/n ЖШ соответ ствующей размерной группы из первого (нижнего) слоя частично переходят во второй, из второго – частично в третий и далее через вышележащие слои в верх ний слой, причем уменьшение м.д. жира в нижнем слое количественно равно увеличению в верхнем. Массовые доли жира во втором, третьем и последующих слоях при этом остаются на одном уровне и равными среднеобъемной доле жира в продукте в начальный момент времени. При wr· = H/n ЖШ соответствующей размерной группы из первого слоя полностью переходят во второй слой;





ЖШ второго слоя замещают жировую фазу третьего слоя и так далее до верхнего слоя.

При wr· H/n выражение в скобках формулы (1) приобретает отрицательное значение. С физической точки зрения это означает, что ЖШ определенной раз мерной группы не только полностью переходят из первого слоя во второй, но и часть ЖШ данной группы из второго слоя переходят в третий, а затем в выше расположенные слои. В данном случае при определении изменения м.д. жира в нижнем слое из формулы (1) исключаются слагаемые, соответствующие размер ным группам, ЖШ которых полностью переходит из нижнего слоя в верхний.

Массовая доля жира в верхнем слое gr(B):

N d r3 n ж n wr, (3) g r ( B) = g r + d r ( N ) 150 D H H где gr – м.д. жира в продукте в начальный момент, %.

-9 Учитывая, что в объеме слоя присутствуют ЖШ, принадлежащие к различным размерным группам, в формулы (1) и (2) предложено подставлять диаметр ЖШ, имеющих наибольшую дисперсность по объему d r (v ). При этом порозность слоя определяется по формуле:

N n I d r d ri ( N ) (4) = 1 150 D H r =i i Приведенные выше рассуждения относятся к случаю отстаивания жировой фазы эмульсий без флокуляции частиц дисперсной фазы. Аналитическое решение задачи отстаивания с учетом флокуляции ЖШ дисперсной фазы представляет значительную трудность, что связано с полидисперсностью системы, возможной неравномерностью распределения ЖШ по объему продукта, стесненным харак тером их движения, изменением физико-химических свойств эмульсии в про странстве и во времени. Для решения данной задачи был введен ряд ограничений и допущений, в соответствии с которыми упрощенный процесс образования агре гата двух ЖШ представлен графической моделью (рис. 2).

В процессе движения ЖШ в направлении, противо d3 положном силе тяжести, шарик диаметром d1 догоняет шарик диаметром d2 (причем d1d2) и происходит их аг регирование (ортокинетическая флокуляция).

На представленной модели d3 - некоторый услов h ный диаметр агрегата двух ЖШ. В момент времени н h1 d ЖШ диаметрами d1, d2 находятся друг от друга на некотором расстоянии l.

l В процессе движения жировой шарик d2 за некото рое время пройдет некоторое расстояние h2. Для того, d чтобы ЖШ сблизились на расстояние, при котором барьер отталкивания между ЖШ перестает действовать Рис.2. Графическая ин и имеет место флокуляция, ЖШ d1 за тот же промежу терпретация процесса образования агрегата ток времени должна пройти расстояние h1.

двух ЖШ l w (5) или, (6) h1 = l + h2 h1 = w1 w где w1, w2 – скорости ЖШ с d1 и d2, соответственно, м/с;

l - некоторое условное начальное рас стояние между ЖШ диаметрами d1 или d2, м.

l = l1 l 2. (7) Значения l1, l2 определяются из уравнений:

2 H (1 D ) H (1 D ) (8) и = 0, (9) l 2 + 2 d 2 l 2 + d 2 + l12 + 2 d1 l1 + d12 + = n N A n N A1 где N A1, N A2 - число ЖШ диаметром d1 и d 2 в сечении слоя жидкости соответственно.

Скорости w1, w2, определяют по зависимости (2) с подстановкой вместо dr - d и d2. Скорость движения агрегата w отлична от скоростей w1, w2, образовавших его ЖШ. Согласно закону сохранения количества движения системы:

m w + m 2 w, (10) w= 1 m1 + m где m1, m2 - массы ЖШ диаметрами d1, d2, кг;

m = m1 + m2 - масса агрегата, кг.

- 10 Образовавшийся агрегат будет иметь скорость w до момента соединения со следующим ЖШ и за определенное время пройдет определенное расстояние, по сле чего произойдет образование агрегата трех ЖШ, который приобретет боль шую массу и большую скорость движения. При этом длительность прохождения агрегата трех ЖШ через слой высотой H/n равна:

h n = 1 + i, (11) wi i = где wi – скорость агрегатов, м/с.

Скорость агрегата связана зависимостью (2), причем диаметр ЖШ dr, (в дан ном случае - диаметр агрегата) предлагается рассчитывать по формуле dr = 1,53 d13 + d 2. (12) Проведенные экспериментальные исследования подтвердили значимые изме нения содержания жира по высоте продукта в потребительской таре, что позво лило рекомендовать методику количественной оценки м.д. жира в слоях продукта в качестве критерия оценки однородности распределения жировой фазы по объе му продукта.

Согласно методике нарушение консистенции, связанное с седиментацией ЖШ, поставлено в соответствие с количественным критерием – «коэффициентом устойчивости жировой фазы». Количественно коэффициент устойчивости опре деляют как среднюю квадратическую ошибку средневзвешенного значения (рав ного фактическому содержанию жира в продукте в начальный момент) м.д. жи ровой фазы, скорректированного на «коэффициент отнесения»:

n (g g) i, (13) Kу = i = (n 1) Ko где Ку - коэффициент устойчивости жировой фазы;

Ко – коэффициент отнесения, %;

gi – массо вая доля жира в i-ом слое, %;

g - средневзвешенная массовая доля жира в продукте, %;

n - ко личество слоев разделения.

Коэффициент отнесения – величина, имеющая размерность массовой доли жира, трактуемая как условная средняя квадратическая ошибка в предположении, что при вся жировая фаза продукта переходит в его верхний слой:

(100 g )2 + g 2 (n 1). (14) K= o n С учетом этого «коэффициент устойчивости жировой фазы» определяется по формуле:

n (g g) i. (15) Kу = i = (100 g )2 + g 2 (n 1) При сопоставлении вероятностей правильности отбора проб и максимального условного отклонения с учетом методической целесообразности исследований установлено, что необходимым и достаточным является деление продукта на че тыре слоя. На основе результатов анализа послойно отобранных проб по формуле (15) рассчитывается Ку и по его значению дается характеристика однородности консистенции, обусловленная равномерностью распределения жировой фазы по объему продукта.

- 11 Изменение м.д. жира по высоте продукта в потребительской таре происходит постепенно и непрерывно во времени. Визуально определяемой неоднородности жировой фазы в консервах соответствует конкретное численное значение Ку, на званное «пороговым коэффициентом визуального восприятия устойчивости жи ровой фазы» (Ку пр). Данный показатель количественно определяет условный по рог, при котором значение Ку, большее Ку пр, свидетельствует о возможности фик сирования в ощущениях факта нарушения устойчивости жировой фазы. Числен ные значения коэффициента Ку пр, определенные эмпирически для основных ви дов сгущенных молочных и молокосодержащих консервов, приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Предельно допустимые значения коэффициента устойчивости мо лочных и молокосодержащих сгущенных консервов Нормативно Молочные и молокосодержащие М.д. жира в Ку пр техническая консервы продукте, % документация сливки стерилизованные 25% жирности ТУ 49 809 25,0 0, ГОСТ сгущенные стерилизованные 7,8 0, ТУ 9227-157- ГОСТ концентрированные стерилизованные 8,6 0, ТУ 9227-157- ГОСТ сгущенные с какао и сахаром 7,5 0, ТУ 9226-353- ГОСТ сгущенные с кофе и сахаром 7,0 0, ТУ 9226-353- ГОСТ сгущенные с сахаром 8,5 0, ТУ 9226-353- ГОСТ сгущенные сливки с сахаром 19,0 0, ТУ 9226-353- Коэффициент устойчивости характеризует однородность распределения жира по объему продукта, но в исключительных случаях этого недостаточно. На прак тике возможен случай, когда два анализируемых продукта, имея одинаковые зна чения коэффициентов устойчивости, различаются по равномерности изменения м.д. жира от слоя к слою, что, очевидно, отразится на восприятии их консистен ции. В связи с этим при равных значениях Ку сравниваемых образцов распреде ление м.д. жира по высоте потребительской тары оценивалось по «разностному коэффициенту устойчивости» (Кр) жировой фазы:

(g (i +1) g i ), 1n (16) KP = g i = где gi- массовая доля жира в i-ом слое, %.

Для комплексной оценки однородности консистенции введено понятие приве денного коэффициента устойчивости (К):

Kу KP. (17) K= Kу + KP Большей однородности распределения жировой фазы соответствуют меньшие значения коэффициентов Ку, Кр, К.

- 12 В главе четвертой изложены результаты исследования, направленные на по вышение устойчивости жировой фазы молочных и молокосодержащих консер вов. При рассмотрении устойчивости эмульсий на молочной основе внимание, как правило, акцентируется на эмульгирующих свойствах дисперсионной среды, определяемых входящими в ее состав поверхностно-активными веществами, при этом роль дисперсной фазы – жира оставалась малоизученной.

Состав и свойства жиров, устойчивость концентрированных эмульсий на их основе. Устойчивость жировой фазы, показатели качества и функциональное назначение молокосодержащих, геродиетических и детских консервов непос редственно зависят от состава и свойств жировой композиции, образующей кон центрированную эмульсию первого рода, к которой относят все сгущенные кон сервы и сгущенная смесь, направляемая на сушку.

Состав и свойства жировой составляющей. Основываясь на физических характеристиках: точке плавления, содержании твердых триглицеридов, '-форме образуемых при охлаждении кристаллов и органолептических свойствах, разра ботана жировая композиция для молокосодержащих консервов (ЖКМК), показа тели которой близки или совпадают с показателями молочного жира. При этом учитывались доступность, экономическая целесообразность используемых жи ров, сочетаемость жировой композиции с молочной основой, возможность полу чения конечного продукта, максимально адаптированного к потребительским и технологическим требованиям, предъявляемым к консервам общего назначения.

Базовая рецептура ЖКМК состоит из жиров (%): кокосового 45, пальмового 30, соевого 15, гидрогенизированного соевого 10. Основным критерием, характери зующим органолептические и во многом технологические свойства ЖКМК, явля ется доля твердых триглицеридов (ТТГ) при различных температурах. По этому показателю разработанная ЖКМК практически полностью соответствует молоч ному жиру (табл. 2).

Таблица 2 - Массовые доли твердого жира при различных температурах Вид жира Температура плав- Доля ТТГ при различных температурах, % 150С 200С 250С 300С 350С ления жира, °С 10 С Молочный жир* 29-35 47 38 23 16 5 ЖКМК 31-34 47-49 38-43 21-24 14-17 2-5 1- * Справочные данные.

Исходя из состава и соотношения жирных кислот, входящих в ЖКМК, можно констатировать, что по всем показателям (кроме содержания арахидоновой ки слоты) разработанная композиция превосходит по пищевой ценности молочный жир. Недостаток арахидоновой кислоты компенсируется за счет сочетания ЖКМК и молочного жира.

Основываясь на медико-биологических требованиях (МБТ), разработана жи ровая композиция для геродиетических консервов (ЖКГК), состоящая из жиров (%): кокосового 45, соевого 20, кукурузного 20, пальмового 15. Пищевая цен ность ЖКГК по основным показателям приближена к модели эталона (по А.Г.Галстяну) жира для геродиетического питания и составляет от эталона:

ПНЖК – 98%;

эссенциальных кислот линолевой и линоленовой соответственно 113% и 114%.

- 13 Разработанная жировая композиция консервов для детского питания (ЖКДК) состоит из жиров (%): пальмового 25, кокосового 50, соевого 15, кукурузного 10, соответствует МБТ к составу сухого сбалансированного продукта для питания детей «Нутрилак ГА», входящих в группу риска по развитию аллергических за болеваний на протяжении первого года жизни.

Физические свойства эмульсий на молочной основе. Серией опытов было установлено, что вид используемого жира оказывает существенное влияние на динамическую вязкость эмульсий. По результатам исследований построена диа грамма, позволяющая осуществить сравнительную оценку вязкости концентри рованных эмульсий, полученных путем диспергирования в сгущенное обезжи ренное молоко различных жиров (рис. 3А). В качестве контроля принято сгущен ное цельное молоко, имеющее наибольшую по отношению к исследованным эмульсиям вязкость, равную 2,5·10-3 Па·с. Исследованные жиры по характеру влияния на вязкость эмульсий условно можно разделить на две группы, которые совпадают с делением жиров по их агрегатному состоянию: жидкие и твердые.

Первая группа – жиры, находящиеся в жидком состоянии при комнатной тем пературе (20±2)0С (кукурузный, соевый, подсолнечный). Вязкость эмульсий пер вой группы изменялась в диапазоне (0,75-1,1)·10-3 Па·с.

·103, СЖ, А 2,5 5 Б Па·с % 1, 0, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Цифровой идентификатор жира Цифровой идентификатор жира Рис. 3. Вязкость (А) и свободный жир (Б) в эмульсиях с различными видами жиров: 1 – сгущенное цельное молоко;

2 – кокосовый жир;

3 – кукурузный жир;

4 – подсолнечный жир;

5 – соевый жир;

6 – пальмовый жир;

7 – ЖКДК;

8 – мо лочный ангидрированный жир;

9 – гидрогенизированный соевый жир;

10 – гид рогенизированный рыбий жир;

11 – ЖКМК;

12 – ЖКГК Вторая группа – жиры, находящиеся при комнатной температуре в твердом состоянии. В эту группу входят пальмовый, кокосовый, гидрогенизированный, ангидрированный молочный жиры и разработанные жировые композиции. Вяз кость эмульсий с жирами второй группы колеблется в пределах (1,4-2,3)·10-3 Па·с, что в два раза выше вязкости эмульсий первой группы. Разработанные жировые композиции ЖКМК, ЖКГК, ЖКДК по своим вязкостным характеристикам при ближают выработанные на их основе эмульсии к вязкости сгущенного цельного молока.

Вид используемого жира влияет и на устойчивость эмульсии, одним из пока зателей которой является масса свободного жира (СЖ). Результаты, приведенные - 14 на рис. 3Б, указывают на то, что эмульгирующие свойства выше у жиров с низкой температурой плавления. По степени снижения эмульгирующей способности жи ры ранжированы в следующей последовательности: жидкие;

разработанные ком позиции;

ангидрированный молочный;

гидрогенизированные;

кокосовый и паль мовый.

Обобщающая оценка кинетической и агрегативной устойчивости жировой фа зы эмульсий на молочной основе, проведенная с использованием разработанных коэффициентов устойчивости (Ку, Кр и К), позволила комплексно оценить одно родность жировой фазы концентрированных эмульсий с дисперсной фазой жира молочного и немолочного происхождения. Распределение жировой фазы по сло ям и диаграммы коэффициентов устойчивости различных эмульсий на молочной основе приведены на рис. 4.

16,0 19,9 3, 3, 3, 6,9 5,1 2, 2,0 1, 4,5 4, 0, 0, 1, 1, 0,36 0, 3,8 2, 0, 0,0 Ку Кр К А А Ку Кр К Б Б Эмульсия с ЖКДК Эмульсия с пальмовым жиром 14,5 17,1 3, 3, 7,7 6,0 1, 2,0 2, 1, 5,2 4, 1,0 1, 0,31 0,40 0, 0, 3,8 3, 0,0 0, Ку Кр К Ку Кр К А А Б Б Эмульсия с ЖКГК Эмульсия с гидрогенизированным соевым жиром 12,3 18, 3,0 3, 2, 7,4 5, 2,0 2, 6,5 5, 0, 0, 1,0 1,0 0,46 0, 0, 5,0 2, 0,0 0, Ку Кр К Ку Кр К Б А А Б Сгущенное цельное молоко Эмульсия с кокосовым жиром 14,1 16,2 3, 3, 7, 7,7 1, 2, 2, 1, 4, 5, 1, 1,0 0, 3, 0,29 0, 0, 4, 0, 0, Ку Кр К Ку Кр К Б А Б А Эмульсия с ЖКМК Эмульсия с молочным жиром Рис. 4. Диаграммы устойчивости жировой фазы эмульсий на молочной основе:

А - распределение жира по высоте потребительской тары, %;

Б - коэффициенты, характеризующие устойчивость жировой фазы - 15 Полученные результаты свидетельствуют, что жиры с высокой температурой плавления образуют эмульсии, уступающие по кинетической устойчивости жи рам с низкой температурой плавления. Результаты исследований показали, что устойчивость эмульсий с жирами, температура плавления которых находится в диапазоне от 250С до 350С (молочный, кокосовый, гидрогенизированные и специ ально разработанные жировые композиции) по эмульгирующим свойствам сход ны между собой.

Влияние процесса гомогенизации на физико-технологические показатели консервов. Наиболее мощным технологическим фактором, оказывающим влия ние на устойчивость жировой фазы молочных и молокосодержащих консервов, является гомогенизация. Процесс гомогенизации в производстве молочных и особенно молокосодержащих консервов ранее был исследован только фрагмен тарно. В связи с этим проведены комплексные эксперименты по исследованию влияния процесса гомогенизации на основные физико-технологические парамет ры сгущенных и сухих молочных и молокосодержащих консервов, а именно:

дисперсность жировой фазы, свободный жир, вязкость, коэффициент устойчиво сти жировой фазы.

Дисперсность жировой фазы. Закономерности изменения дисперсности ЖШ в консервах при различных давлениях гомогенизации приведены на рис. 5.

Консервы сгущенные с сахаром dср., dср., 7,5 7, мкм мкм А y1 = 6,6-0,7x+0,04x2-0,001x3 Б y1 = 6,5-0,9x+0,05x2-0,001x 6,5 6, 5,5 5, 2 4,5 y2 = 3,2-0,3x+0,02x -0,0003x 4, y2 = 3,2-0,4x+0,02x2-0,0005x 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1, 0,5 0, P, МПа 0 5 10 15 20 P, МПа 0 5 10 15 Консервы сгущенные стерилизованные dср., 3,5, dср.

3, мкм мкм Б А y1 = 1,2/(1-15,3e-0,2x) 3, 3,0 y1 =0,9/(1-20,7e-0,2x) 2,5 2, y2 = 0,7/(1-15,3e-0,4x) 2,0 y2 =(0,5x)/(-10,9+x) 2, 1,5 1, 1,0 1, 0,5 0, P, МПа 15 17 19 21 23 P, МПа 15 17 19 21 Консервы с немолочным жиром Консервы из цельного молока Рис. 5. Изменение среднего диаметра (dср) жировых шариков в сгущенных консервах в зависимости от давления (Р) гомогенизации: А – гомогенизация нор мализованной смеси (до сгущения);

Б – гомогенизация сгущенной смеси - 16 Для всех видов консервов с увеличением давления гомогенизации средний диаметр (dср) ЖШ монотонно уменьшается, причем при одинаковых условиях гомогенизации dср в 1,5-2,0 раза меньше в продукте, выработанном из цельного молока, по сравнению с консервами, в которых присутствует растительный жир.

Повышение давления гомогенизации способствует стиранию этих различий;

если при давлении до 5МПа в консервах на молочном и растительном жире разница dср достигает 1,5-2,0 мкм, то при давлении 20-25МПа dср отличается не более чем 0,4мкм. Для сгущенных стерилизованных консервов необходимо, чтобы dср ЖШ был около одного микрометра. Такая дисперсность в стерилизованных консервах, выработанных из цельного молока, фиксировалась при давлениях гомогенизации выше 19МПа, а для стерилизованных молокосодержащих - выше 21МПа и только при условии гомогенизации сгущенной смеси.

Свободный жир является негативным фактором, снижающим качество и сро ки хранения консервов на молочной основе. Наличие СЖ в консервах вызвано двумя обстоятельствами. Первое - нарушением целостности оболочки ЖШ (в ос новном в результате механического и термического воздействия), второе - недос таточно эффективным диспергированием жира в дисперсионную среду молока. В первом случае СЖ идентифицирован как «дестабилизированный», во втором – как «аутентичный». Как показали исследования, содержание СЖ в сгущенных консервах с сахаром выше 5%, в сухих и стерилизованных консервах выше 3% вызывает ускоренную порчу продуктов при хранении. Гомогенизация даже при невысоких давлениях, до 10МПа позволяет эффективно (почти в 4 раза) снижать массу аутентичного жира в консервах с растительным жиром. Давление гомоге низации выше 7МПа для сгущенного молока с сахаром, выработанного из цель ного молока, и выше 12МПа для консервов, выработанных с использованием рас тительного жира, позволяют уменьшить м.д. СЖ ниже 5%.

В производстве сухого цельного молока для уменьшения м.д. СЖ ниже 3% необходима гомогенизация сгущенной смеси при давлении 10МПа (рис. 6А).

Снижение (до 3%) м.д. СЖ в сухом молокосодержащем продукте с растительным жиром происходит при давлениях гомогенизации выше 15МПа (рис. 6Б).

, СЖ,, СЖ, 0, 0, Па·с Па·с % % y1 = 8,9-x+0,05x2-0,001x3 Б А y1 = 42,1-4,8x+0,2x2 -0,3101x 0, 0, y2 = 0,02-0,001x+ 0, 0,12 y2 = 0,36/(1+31,8e-0,1x) +0,0005x2-6,8x 0,08 0, 0,04 0, 0 0 5 10 15 20 P, МПа 25 0 5 10 15 20 P, МПа Динамическая вязкость Массовая доля свободного жира Рис. 6. Влияние давления (Р) гомогенизации на динамическую вязкость () сгущенной смеси и свободный жир в сухом продукте: А – жировая фаза - молоч ный жир;

Б – жировая фаза - растительный жир - 17 В результате исследований установлено: гомогенизация сгущенной смеси на 30-75% эффективнее снижает м.д. СЖ в готовом продукте, чем при аналогичных давлениях до сгущения.

Гарантированно снизить содержание СЖ в готовом продукте до контрольных значений позволяет гомогенизация сгущенной смеси при давлениях не ниже:

7МПа для сгущенного цельного молока с сахаром;

12МПа для консервов молоко содержащих с сахаром;

17МПа для стерилизованных сгущенных молочных и мо локосодержащих консервов;

10МПа и 15МПа соответственно для сухого цельно го молока и сухого молокосодержащего продукта.

Динамическая вязкость. Консистенция сгущенных консервов в зависимости от технологии производства и продолжительности хранения претерпевает суще ственные изменения, которые коррелируют с показателем динамической вязкости продукта. В нормативных документах регламентирована вязкость только консер вов сгущенных с сахаром (от 3 до 15 Па·с), однако существует определенный ор ганолептический диапазон потребительских предпочтений, численные значения которых соответствуют для сгущенных молочных консервов с сахаром от 4 до 8Па·с, а для стерилизованных консервов – (625)·10-3 Па·с.

Изменение вязкости в процессе хранения сгущенных консервов, полученных при различных режимах гомогенизации, показано на рис. 7. Из приведенных ре зультатов следует, что характер изменения вязкости в консервах как на основе молочного жира, так и на основе растительного имеет общие тенденции и зависит не только от давления, но и от последовательности проведения гомогенизации.

Гомогенизация, проведенная после сгущения, при равных давлениях в сравнении с гомогенизацией нормализованного молока повышает вязкость готового продук та в среднем на 20%.

В производстве сухих продуктов на молочной основе важнейшим технологи ческим параметром является вязкость смеси, подаваемой (при температуре (60+5)0С) на распылительную сушку. Значение динамической вязкости смеси при этой температуре более 0,06Па·с является критическим, превышение которого ведёт к снижению эффективности сушки и качества готового продукта. Исходя из полученных данных (рис. 6А и 6Б) предельные давления гомогенизации сгущен ной смеси с растительным жиром перед сушкой ограничены 15МПа, а в произ водстве сухого цельного молока достаточно установить давление до 10МПа.

Исследования показали, что сгущенные консервы с растительными жирами при прочих равных условиях имеют более низкие значения вязкости в сравнении с молочными консервами. Разница составляет от 10 до 20%. При этом с увеличе нием давления гомогенизации различия уменьшаются.

С учетом пролонгированной продолжительности хранения, при которой вяз кость сгущенных консервов монотонно возрастает, получить желаемые показате ли вязкости возможно, направленно регулируя давление гомогенизации сгущен ной смеси в диапазоне:

- для сгущенных консервов с сахаром - от 7 до 12 МПа;

- для стерилизованных консервов - от 19 до 25 МПа.

- 18 Консервы молочные сгущенные с сахаром,, А Б Па·с P=15 МПа Па·с P=15 МПа 16 P=12 МПа P=12 МПа P=10 МПа P=10 МПа P=7 МПа 12 15 P=7 МПа P=5 МПа P=5 МПа P=0 МПа P=0 МПа 8 4 14, мес.

0 2 4 6 8 12 0 8 14, мес.

4 Консервы молокосодержащие сгущенные с сахаром,, Б А Па·с P=15 МПа P=15 МПа Па·с P=12 МПа P=12 МПа P=10 МПа P=10 МПа P=7 МПа P=7 МПа P=5 МПа P=5 МПа 8 P=0 МПа 8 P=0 МПа 4 14, мес.

0 14, мес.

2 4 6 8 12 10 2 4 6 Консервы молочные сгущенные стерилизованные ·103, ·10, P=25 МПа Б А P=25 МПа Па·с Па·с P=21 МПа 16 P=21 МПа P=19 МПа P=19 МПа P=17 МПа P=17 МПа 8 P=15 МПа P=15 МПа 4 P=0 МПа 14, мес.

0 2 14, мес.

0 6 8 2 4 6 8 Консервы молокосодержащие сгущенные стерилизованные ·103, ·103, P=25 МПа Па·с Па·с Б А P=25 МПа 12 P=21 МПа P=21 МПа P=19 МПа 8 P=19 МПа P=17 МПа P=17 МПа P=15 МПа P=0 МПа P=15 МПа 4 14, мес.

0 2 14, мес. 6 8 0 2 4 6 8 Рис. 7. Изменение динамической вязкости сгущенных консервов в зависимости от продолжительности хранения при различных давлениях гомогенизации: А – гомогени зация нормализованной смеси (до сгущения);

Б – гомогенизация сгущенной смеси - 19 Дисперсность, массовая доля свободного жира, динамическая вязкость - важ ные качественные и технологические показатели, однако они только косвенно свидетельствуют об устойчивости жировой фазы сгущенных консервов на мо лочной основе. Более полно однородность жировой фазы характеризует коэффи циент устойчивости.

Коэффициент устойчивости является интегральным показателем однород ности, который учитывает нарушение как агрегативной, так и кинетической ус тойчивости жировой фазы. Замещение молочного жира растительным резко (в 2 3 раза) снижает коэффициент устойчивости жировой фазы (табл. 3).

Анализ приведенных на графиках зависимостей (рис. 8) позволил заключить, что наиболее интенсивный рост коэффициента устойчивости для всех видов кон сервов происходит в первые три месяца хранения.

Установлено, что, проводя гомогенизацию сгущенной смеси при давлениях 715МПа для сгущенных с сахаром и 1725МПа для стерилизованных консервов, изменение коэффициента устойчивости в процессе хранения не выходит за пре делы допустимых значений.

В результате математической обработки экспериментальных данных получен комплекс эмпирических закономерностей для расчета вязкости и коэффициента устойчивости жировой фазы сгущенных консервов в процессе хранения:

= ( + )1, (18) у = C ln + D, (19) где – динамическая вязкость, Па·с;

Kу – коэффициент устойчивости;

– продолжительность хранения продукта, (114) мес;

A, B, C, D – эмпирические коэффициенты, численные значения которых зависят от вида консервов и давления гомогенизации.

На основе полученных закономерностей путем направленного регулирования процессом гомогенизации можно осуществлять контролируемое снижение мас совой доли свободного жира, коэффициента устойчивости, управлять динамиче ской вязкостью, тем самым повысить устойчивость жировой фазы и получить консервы с заданными физическими, технологическими, органолептическими свойствами, прогнозировать качество и сроки годности продукта.

Анализируя полученные результаты, требования технического регламента, ГОСТ, НТД, учитывая экономическую целесообразность, эффективность прове дения технологического процесса, пролонгированное время хранения, установ лено, что удовлетворяющим весь комплекс требований в производстве молочных и молокосодержащих консервов является гомогенизация сгущенной смеси при давлениях:

- 7-10МПа для сгущенного цельного молока с сахаром;

- 10-15МПа для сгущенных молокосодержащих консервов с сахаром;

- 17-20МПа для стерилизованных консервов из цельного молока;

- 22-25МПа для стерилизованных молокосодержащих консервов;

- 7-10МПа для сухого цельного молока;

- 10-15МПа для сухих молокосодержащих продуктов.

- 20 Таблица 3 - Изменение Kу жировой фазы в зависимости от степени замещения молочного жира на растительный Соотношение молочного / растительного жиров Продолжитель ность хране ния, мес.

100/0 70/30 50/50 0/ Давление гомогенизации, МПа 0 5 10 15 0 5 10 15 0 5 10 15 0 5 10 Коэффициент устойчивости консервов сгущенных с сахаром Ку пр = 0, 1 0,10 0,06 0,04 0,03 0,21 0,10 0,08 0,06 0,25 0,15 0,10 0,08 0,32 0,24 0,12 0, 3 0,14 0,11 0,08 0,06 0,35 0,28 0,11 0,10 0,50 0,37 0,12 0,11 0,49 0,42 0,14 0, 6 0,16 0,15 0,10 0,09 0,49 0,35 0,13 0,11 - 0,45 0,14 0,12 - - 0,15 0, 10 0,20 0,16 0,11 0,10 - 0,38 0,14 0,12 - - 0,15 0,13 - - 0,16 0, 12 0,22 0,17 0,12 0,10 - 0,40 0,15 0,12 - - 0,16 0,13 - - 0,17 0, 14 0,24 0,17 0,12 0,10 - 0,43 0,15 0,12 - - 0,16 0,13 - - 0,17 0, Давление гомогенизации, МПа 17 19 22 25 17 19 22 25 17 19 22 25 17 19 22 Коэффициент устойчивости консервов сгущенных стерилизованных Ку пр = 0, 1 0,07 0,03 0,02 0,01 0,08 0,04 0,02 0,02 0,10 0,05 0,02 0,02 0,12 0,07 0,03 0, 3 0,10 0,08 0,03 0,02 0,15 0,08 0,04 0,03 0,16 0,10 0,04 0,03 0,17 0,12 0,05 0, 6 0,12 0,09 0,04 0,02 0,16 0,10 0,05 0,03 0,18 0,11 0,06 0,04 0,19 0,12 0,06 0, 10 0,13 0,10 0,05 0,02 0,16 0,11 0,05 0,03 0,19 0,12 0,06 0,04 0,20 0,13 0,07 0, 12 0,13 0,11 0,05 0,02 0,16 0,11 0,05 0,03 0,19 0,12 0,06 0,04 0,20 0,13 0,07 0, 14 0,14 0,11 0,05 0,02 0,16 0,11 0,05 0,03 0,19 0,12 0,06 0,04 0,20 0,13 0,07 0, Консервы молочные сгущенные с сахаром Kу Kу P=0 МПа P=0 МПа Б 0, 0,30 А P=5 МПа P=5 МПа 0, 0, 0, 0,20 Ку пр=0, Ку пр=0, P=7 МПа 0, 0,15 P=7 МПа P=10 МПа 0, 0,10 P=10 МПа P=12 МПа 0, 0,05 P=12 МПа P=15 МПа P=15 МПа 0 2 12, мес.

6 2 12, мес.

6 Консервы молокосодержащие сгущенные с сахаром Ку Ку P=0 МПа 0,60 0, А Б P=0 МПа 0,50 0, P=5 МПа P=5 МПа 0,40 0, P=7 МПа Ку пр=0, 0,30 0,30 P=7 МПа P= 0,20 0,20 P=10 МПа Ку пр=0, P= 0,10 0,10 P=12 МПа P=15 P=15 МПа 0 2 12, мес.

6 4 12, мес.

2 4 Консервы молочные сгущенные стерилизованные Ку Ку P=15 МПа А P=15 МПа Б 0, 0, 0,35 0, 0,30 0, 0,25 0, Ку пр=0, 0,20 Ку пр=0, 0, P=17 МПа 0,15 P=17 МПа 0, P=19 МПа 0,10 0,10 P=19 МПа P=21 МПа 0,05 0, P=25 МПа P=21 МПа 0 P=25 МПа 2 12, мес.

6 4 0 2 12, мес.

4 Консервы молокосодержащие сгущенные стерилизованные Ку Ку P=15 МПа P=15 МПа 0,50 А Б 0,40 Б 0, 0, 0, P=17 МПа Ку пр=0, Ку пр=0,14 P=17 МПа 0, 0, P=19 МПа P=19 МПа 0,10 0, P=21 МПа P=21 МПа P=25 МПа 0 P=25 МПа 2 12, мес.

6 4 0 2 12, мес.

6 Рис. 8. Изменение коэффициента устойчивости сгущенных консервов в зависимости от продолжительности хранения при различных давлениях: А – гомогенизация норма лизованной смеси (до сгущения);

Б – гомогенизация сгущенной смеси - 22 Пятая глава посвящена исследованию количественного и качественного из менения белков, адсорбированных на поверхности молочного и растительного жира после гомогенизации. Агрегативная и кинетическая устойчивость жировой фазы после гомогенизации обусловлена наличием белковой оболочки. Результат гомогенизации и, следовательно, устойчивости жировой фазы определяется тем, насколько быстро и в каком количестве произойдет адсорбция поверхностно активных веществ плазмы молока на поверхности жира в концентрированных эмульсиях на молочной основе. Изолирование БОЖШ проведено по модифици рованной автором методике. Исследованы две модельные системы: эмульсия мо лочных сливок (ЭС) и эмульсия растительных сливок (ЭРС). На рис. 9 приведены данные по изменению м.д. БОЖШ в зависимости от давления, температуры го могенизации и продолжительности выдержки эмульсии после гомогенизации.

T = const Р = const = const = const 4 А Б г/100г жира г/100г жира 3 БОЖШ, БОЖШ, 2 1 0 0 5 10 15 P, МПа Т,0С 30 50 Р = const Белок оболочек, адсорбированный на поверхности Т = const 4 молочного жира В Белок оболочек, адсорбированный на поверхности г/100г жира растительного жира БОЖШ, Рис. 9. Изменение количества адсорбиро ванного белка на поверхности жировых ша риков при различных режимах гомогениза ции концентрированных молочных эмульсий:

0 А – давление;

Б – температура;

В – продол 10800, с 2 900 жительность адсорбции С увеличением давления гомогенизации возрастает содержание БОЖШ (рис. 9А). Содержание белка в ЭС после гомогенизации (15МПа) возрастает с 0, до 3,2 г/100г жира. Понижение температуры гомогенизации (с 80 до 300С) позво ляет значительно (на 0,8 г/100г жира) увеличить долю адсорбированного белка (рис. 9Б). Массовая доля БОЖШ по истечении 15 мин после гомогенизации (рис. 9В) составляла 2,6 г/100 г жира, дальнейшее увеличение продолжительности адсорбции белка на поверхность жира не влияло на массу оболочечного белка.

Выявленные тенденции увеличения БОЖШ с повышением давления и снижени ем температуры гомогенизации характерны как для ЭС, так и ЭРС, однако, кон кретные значения (соответствующие одинаковым условиям проведения гомоге низации) в среднем на 20% меньше для ЭРС. Можно предположить, что выяв ленные количественные изменения БОЖШ связаны с различием состава адсор бированных белков. Анализ аминокислотного состава БОЖШ, полученных из ЭС, гомогенизированных при давлении 5, 10, 15МПа, постоянной температуре (50+2)0С и продолжительности выдержки после гомогенизации 15 мин, показал, - 23 что с увеличением давления гомогенизации происходит изменение в составе аминокислот: возрастает содержание аспарагиновой, глутаминовой кислот, про лина;

уменьшается доля глицина, аргинина. Данные изменения косвенно свиде тельствуют о присутствии казеина в БОЖШ.

Сравнительный анализ аминокислотного состава БОЖШ двух исследуемых моделей эмульсий (ЭС и ЭРС) выявил определенные различия. Аминокислотный состав БОЖШ ЭРС значительно однороднее и с большей степенью достоверно сти приближается к составу казеина, в частности по характерным для казеина аминокислотам: глютаминовой кислоте, пролину и глицину.

Это предположение было подтверждено в результате дифференциации БОЖШ. В табл. 4 приведен состав и соотношения выделенных из белков оболо чек жировых шариков ЭС казеина, сывороточных белков и нативного белка, вхо дящего в состав оболочек ЖШ до гомогенизации. Состав БОЖШ ЭС, получен ный при фиксированном давлении 10МПа и температуре гомогенизации (50+2)0С, свидетельствует о том, что непосредственно после гомогенизации око ло 50% БОЖШ состоит из казеина, доля которого в оболочке повышается с уве личением продолжительности выдержки. Содержание НБ непосредственно после гомогенизации составляет 31%, увеличение продолжительности адсорбции сни жает его долю, и в дальнейшем оно не превышает 11%. Количество сывороточ ных белков изменялось незначительно. Экспериментальные данные показывают, что с увеличением давления гомогенизации ЭС при фиксированной температуре (50+2)0С и продолжительности выдержки после гомогенизации 15мин содержа ние БОЖШ растет в основном за счет увеличения количества казеина. Содержа ние сывороточных белков и НБ оболочек ЖШ остается практически неизменным.

Состав БОЖШ, полученный из ЭРС, приведен в табл. 5. Характерной особен ностью белков, входящих в БОЖШ гомогенизированной ЭРС, является практи чески полное отсутствие НБ. Доля казеина достигает 94% при давлении гомоге низации 15МПа, максимум содержания сывороточных белков приходится на пер вые секунды после гомогенизации.

Выделенные из БОЖШ казеин и сывороточные белки разделяли на фракции.

Фракция -казеина в адсорбированном белке ЭС превалирует во всех экспери ментах, среднее соотношение между фракциями - и s1-казеина составляет 1,47.

Сывороточные белки, входящие в состав оболочек ЖШ, идентифицированы как альбуминовая и глобулиновая фракции, причем м.д. альбуминовой фракции составляет 65 % и выше. Результаты исследований БОЖШ, выделенных из ЭРС и ЭС, показывают отсутствие существенного различия в составе казеина и сыворо точных белков. Это свидетельствует о том, что адсорбированные в результате гомогенизации на поверхности молочного и растительного жира БОЖШ по со ставу казеина и сывороточных белков идентичны.

Анализ полученных экспериментальных результатов с учетом литературных данных позволил сделать ряд обобщений и выдвинуть гипотезу процесса образо вания оболочки ЖШ в результате гомогенизации. Определяющим процессом формирования оболочки ЖШ является адсорбция белков на вновь образовав шуюся в результате гомогенизации поверхность жира. Свободная энергия, - 24 Таблица 4 – Состав белков оболочек жировых шариков, полученный при различных режимах гомогенизации ЭС Белок БОЖШ, % (г/100 г жира) Температура гомогенизации, 0С Давление гомогенизации, МПа Продолжительность выдержки после гомогенизации, с 900 1800 5 10 15 30 50 80 (0,25 ч) (0,5 ч) (3 ч) 65 78 80 80 78 76 50 70 78 Казеин (1,2+0,19) (2,2+0,19) (2,8+0,20) (2,4+0,17) (2,2+0,19) (1,6+0,22) (0,8+0,13) (0,8+0,15) (2,2+0,19) (2,2+0,19) Сыворо- 17 11 9 11 13 17 19 15 точный (0,3+0,16) (0,3+0,16) (0,3+0,14) (0,4+0,16) (0,3+0,16) (0,4+0,15) (0,3+0,08) (0,4+0,13) (0,3+0,16) (0,4+0,11) 18 11 11 7 11 17 31 15 11 Натив ный (0,4+0,16) (0,3+0,16) (0,4+0,17) (0,2+0,15) (0,3+0,16) (0,4+0,17) (0,5+0,17) (0,4+0,18) (0,3+0,16) (0,3+0,17) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Общий (1,9+0,13) (2,8+0,13) (3,5+0,13) (3,0+0,12) (2,8+0,13) (2,4+0,12) (1,6+0,12) (2,6+0,13) (2,8+0,13) (2,9+0,13) Таблица 5 – Состав белков оболочек жировых шариков, полученный при различных режимах гомогенизации ЭРС БОЖШ, % (г/100 г жира) Белок Температура гомогенизации, 0С Давление гомогенизации, МПа Продолжительность выдержки после гомогенизации, с 900 1800 5 10 15 30 50 80 (0,25 ч) (0,5 ч) (3 ч) 85 88 94 89 88 91 80 77 88 Казеин (1,1+0,19) (2,1+0,19) (3,0+0,20) (2,4+0,17) (2,1+0,19) (2,0+0,22) (0,8+0,13) (1,7+0,15) (2,1+0,19) (2,0+0,19) Сыворо- 15 12 6 12 11 9 20 23 точный (0,2+0,16) (0,3+0,16) (0,2+0,14) (0,3+0,16) (0,3+0,16) (0,2+0,17) (0,2+0,08) (1,4+0,13) (0,3+0,16) (0,4+0,11) - - - - - - - - - Натив ный следы следы следы следы следы следы следы следы следы следы 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Общий (1,3+0,13) (2,4+0,13) (3,2+0,13) (2,7+0,12) (2,4+0,13) (2,1+0,13) (1,0+0,12) (2,5+0,13) (2,4+0,13) (2,4+0,13) сконцентрированная на поверхности ЖШ, после гомогенизации компенсируется за счет белков плазмы молока.

Масса адсорбированного белка зависит от режима гомогенизации: с повыше нием давления и снижением температуры гомогенизации увеличивается содер жание БОЖШ. Адсорбция белков на поверхность растительного и молочного жира имеет общие закономерности.

Основным белком, адсорбируемым на поверхности жира после гомогениза ции, является мицеллярный казеин плазмы молока, доля которого составляет от 50 до 94%, а сывороточных белков - от 6 до 23%. НБ в оболочке ЖШ после гомо генизации присутствует (не более 33%) только в ЭС, в ЭРС обнаружены лишь его следы. В первые секунды после гомогенизации на поверхности ЖШ адсорбиру ются комплекс сывороточных белков, соединенных с казеином, отдельно казеин, сывороточные белки, НБ. Величина адсорбции изменяется во времени, причем в первые секунды после гомогенизации, когда оболочка полностью не сформиро вана, на ЖШ адсорбируется чуть больше 50% от БОЖШ.

Основные различия в адсорбции белков на поверхности молочного и расти тельного жиров связаны не с природой жира, а с изначальным различием в ис ходном составе белков дисперсионной среды. Адсорбированный белок придает ЖШ заряд, который служит барьером на пути к их коагуляции, что в значитель ной степени повышает агрегативную и кинетическую устойчивость эмульсий.

Несмотря на незначительное количество БОЖШ, они определяют устойчи вость жировой фазы консервов и тем самым оказывают непосредственное влия ние на качество и органолептические показатели консервов.

В главе шестой приведена разработанная система органолептической оценки сгущенных консервов. По действующим нормативным документам органолепти ческую оценку консервов на молочной основе определяют словесным описанием основных сенсорных показателей. Несовершенство данного подхода, обуслов ленное в первую очередь его излишней субъективностью, дало основание к фор мированию научно-обоснованной системы органолептической оценки консервов на молочной основе, представленной в виде блок-схемы (рис. 10).

Основой системы является терминологическая база сенсорных показателей.

Представленные в официальных документах термины и их определения носят общий характер и не отражают специфику органолептической оценки отдельных групп молочных продуктов, в том числе консервов.

Понятия и термины (свыше 200), составляющие основу разработанной терми нологической базы, разбиты на шесть групп: общие, связанные с оценкой внеш него вида, консистенции, вкуса, запаха и цвета продукта. Основным методологи ческим подходом при сенсорном анализе является оценка удаленности сенсорных свойств изучаемого образца от модели-сравнения.

Учитывая особенности сгущенных консервов на молочной основе, практиче скую целесообразность и весомость показателей, была предложена 10-балльная формализация результатов дегустаций, встроенная в гедоническую шкалу, позво ляющая дать интегральную органолептическую оценку (ИОО) консервам.

- 26 Терминологическая адаптация понятий Критерии Требования к процедуре Генерализация сенсорного анализа дегустации системаобразующих факторов Методы оценки Формирование базы данных по сенсорным исследованиям консервов Нормативные базы Результаты к дегустаторам и дегустационной сенсорных Компьютерная адаптация Требования комиссии исследований сенсорных исследований консервов Алгоритм программы обработки базы данных Получение формализованной органолептической оценки Анализ и выводы по результатам органолептических исследований Рис. 10. Блок-схема: система органолептической оценки консервов на молоч ной основе В рамках компьютерной адаптации сенсорных исследований разработан про граммный пакет «Молочные консервы», включающий следующие блоки:

- ввод данных по условиям проведения сенсорного анализа (наименование заво да-изготовителя, дата и номер выработки, дата экспертизы, вид продукта, приро да жира и т.д.);

- ввод результатов сенсорного анализа при соблюдении условий терминологи ческой адаптации;

- подсчет интегрального балла органолептической оценки;

- хранение введенных данных с возможностями фильтрации записей по наиме нованию продукта, завода-изготовителя и другим параметрам;

- обработка депонированного накопленного массива данных путем получения консолидированных выборок данных в требуемых для последующего анализа се чениях;

- экспорт полученных выборок данных для последующей обработки средствами программного пакета «Майкрософт Офис».

Все подсистемы пакета оформлены в виде единого программного модуля, обеспечивающего общий интерфейс и унифицированное взаимодействие опера тора со всей подсистемой. Центральным элементом композиции интерфейса яв ляется табличное представление записей базы данных о проведенных эксперти зах.

Посредством программного пакета проведена обработка накопленного масси ва данных по сенсорным исследованиям сгущенных молочных и молокосодер - 27 жащих консервов, что позволило проанализировать их органолептические свой ства. База данных сенсорных исследований при органолептической оценке мо лочных и молокосодержащих консервов сформирована на основе результатов де густаций, проведенных в период с 1975 по 2009 гг. Испытано более 70 тыс. об разцов, выработанных на 32 молочно-консервных предприятиях. Ассортимент включал 14 видов молочных консервов. Органолептические показатели сгущен ных консервов с сахаром (СКсС) и стерилизованных сгущенных консервов (ССК) оценивались дифференцированно.

При рассмотрении интегральной органолептической оценки СКсС выделено три ретроспективных периода с характерными закономерностями.

Первый период (с 1975 по 1990 гг.) совпадает с советским периодом развития страны и характеризуется незначительным, но стабильным ростом ИОО. Подав ляющее число дегустированной продукции оценивалась на уровне 7-8 баллов.

Основными и наиболее часто отмечаемыми дегустаторами недостатками явля лись: нарушение устойчивости жировой фазы (в виде сливкоотделения или сво бодного жира), кормовой привкус, мучнистая консистенция, повышенная вяз кость. Нарушение устойчивости жировой фазы констатировалось стабильно на уровне 15% от всех исследуемых образцов сгущенного молока с сахаром. Доля образцов кофе, какао со сгущенным молоком и сахаром, в которых отмечено сливкоотделение, была не ниже 8%. Несмотря на короткий срок годности сливок сгущенных с сахаром (три месяца), нарушение устойчивости жировой фазы за фиксировано в 20% исследуемых образцов.

Второй период (с 1991 по 1997 гг.). Исторически данный период совпадает с «перестройкой» в стране и падением производства. Период характерен негатив ными изменениями качества консервов, доминирующим фактором было наруше ние устойчивости жировой фазы. Практически вся дегустируемая продукция, вы работанная с использованием немолочных жиров, выпуск которой начался с 1994 года, характеризовалась как имеющая сливочный отстой, наличие СЖ (90%).

Третий период – с 1998 г и по настоящее время. На основе проведенных ис следований разработаны и активно реализуются технологии, позволяющие повы сить устойчивость жировой фазы консервов. В настоящее время сливкоотделение и появление СЖ в СКсС молочных фиксируется не более чем в 2% случаев оце ниваемых образцов и молокосодержащих консервах - 4%. Повышение устойчи вости жировой фазы сопровождалось сокращением количества консервов с мик робиологической порчей и проявлением пороков вкуса, связанных с раститель ными жирами: салистый и прогорклый. Результаты ИОО большинства исследо ванных образцов оценены на уровне 5-6 баллов (выше среднего и хорошо). Ши рокая реализация (выработка около двух миллионов условных банок) на ведущих молочно-консервных предприятиях при соблюдении рекомендаций и технологи ческих инструкций (требования к сырью, разработанные рецептуры, технологи ческие режимы) доказала возможность получения продукции с растительным жиром, по качеству соответствующей уровню традиционных молочных консер вов.

- 28 За исследуемый период ССК претерпели меньшие качественные изменения, чем СКсС. Низкие органолептические оценки сопровождали только стерилизо ванные консервы с растительным жиром. Аналогично СКсС в ССК с раститель ными жирами ИОО на этапе освоения их качество практически полностью зави село от устойчивости жировой фазы. Период нестабильных сенсорных оценок стерилизованных консервов был относительно недолгим (с 1995 по 1998 гг). В стерилизованных консервах, как правило, потеря устойчивости жировой фазы обусловлена присутствием на поверхности продукта свободного жира. Только для стерилизованных сливок 25% жирности основным и определяющим ИОО яв лялось наличие сливкоотделения в продукте. За последние годы количество ССК с нарушенной однородностью жировой фазы сократилось до 4% с использовани ем молочного жира и до 10% - с растительными жирами. Стерилизованные кон сервы получали наиболее стабильные оценки - 7 баллов (очень хорошо).

Предложенная система органолептической оценки сгущенных молочных и молокосодержащих консервов позволяет объективно и в полном объеме вести мониторинг как по качеству отдельных продуктов и предприятий, их выпускаю щих, так и по консервной отрасли в целом. Разработанная система органолепти ческой оценки реализована на молочно-консервных предприятиях.

В главе седьмой приведены результаты взаимосвязи между нарушением ки нетической устойчивости жировой фазы и развитием микроорганизмов в процес се хранения консервов сгущенных с сахаром. Анализ результатов органолептиче ских исследований молочных и молокосодержащих консервов сгущенных с саха ром показал, что продукция, в которой фиксировалось нарушение устойчивости жировой фазы, в 20% случаев сопровождалась микробиологической порчей. В соответствии с Федеральным законом РФ от 12.06.2008г №88-ФЗ в сгущенных консервах с сахаром допускается КМАФАнМ не более 2·104 КОЕ/г. Даже при со блюдении требований закона мезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы способны при определенных условиях вызывать в процессе хранения порчу консервов. Основываясь на аналитических исследова ниях, была выдвинута гипотеза о существовании корреляции между нарушением кинетической устойчивости жировой фазы и развитием микроорганизмов. Для подтверждения гипотезы проведена серия экспериментов, направленных на ис следование влияния последствия перераспределения жировой фазы в сгущенных консервах с сахаром на характер развития микроорганизмов, обладающих проте олитической, липолитической активностью, а также спорообразующих микроор ганизмов.

Результаты определения КМАФАнМ в сгущенных консервах с сахаром (рис. 11А) свидетельствуют о более высоком содержании исследуемых микроор ганизмов в образцах с нарушенной устойчивостью жировой фазы по сравнению с контрольными образцами.

При этом максимальное количество клеток в верхнем слое продукта через 1,5 месяца хранения почти в 2 раза превышало количество клеток в нижнем.

Характер изменений КМАФАнМ для опытных и контрольных образцов имеет одну общую закономерность: повышение в течение первых двух месяцев хране ния, а затем монотонное снижение до 1000-3000 КОЕ/г.

- 29 14,0 1, Микроорганизмы, КОЕ/г · Микроорганизмы, КОЕ/г · 12,0 Б 1, А 10, 1, 8, 0, 6, 0, 4, 0, 2, 0, 0, 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6, 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6, Продолжительность хранения, месяц Продолжительность хранения, месяц Микроорганизмы, КОЕ/г · контроль 4,5 верхний слой (опытный образец) 4, В нижний слой (опытный образец) 3, суммарное КОЕ опытного образца 3,0 4 4,5 5 5,5 месяцев 2, 2, 1, Рис. 11. Изменение КМАФАнМ 1, (А), микроорганизмов с липолитиче 0, 0,0 ской активностью (Б) и протеолити 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 ческой активностью (В) в сгущенных Продолжительность хранения, месяц консервах с сахаром Анализ изменения количества бактерий, обладающих липолитической актив ностью (рис. 11Б), свидетельствует, что в течение первого месяца хранения в ис следованных образцах происходил рост этих микроорганизмов. Количество ли политических микроорганизмов в опытном образце было на всем протяжении хранения в 2-4 раза больше, чем в контрольном. В верхнем слое опытных образ цов количество клеток микроорганизмов, обладающих липолитическими свойст вами, в среднем в 3 раза выше, чем в нижнем. Результаты определения КОЕ мик роорганизмов с протеолетической активностью, представленные на рис.11В, по казали, что их количество в консервов с нарушенной кинетической устойчиво стью жировой фазы более чем в 2 раза выше в сравнении с контролем. Действие высокого осмотического давления вызывает плазмолиз, что приводит к посте пенному отмиранию этой группы микроорганизмов, их количество через пять месяцев хранения уменьшалось в 10 раз.

В процессе хранения количество спорообразующих бактерий (в контроле и опыте) оставалось на одном уровне, следовательно, в сгущенных консервах с са харом нет условий для развития спорообразующих микроорганизмов.

Миграция жировой фазы в верхний слой продукта приводит к перераспреде лению состава питательной среды для микроорганизмов. Развитие КМАФАнМ в продукте с нарушенной устойчивостью жировой фазы, по-видимому, является следствием изменившихся факторов роста отдельных видов микроорганизмов.

В результате исследований доказано, что в опытных образцах КМАФАнМ бы ло выше, чем в контроле, следовательно, нарушение устойчивости жировой фазы консервов, полученных методом осмоанабиоза, способствует развитию микроор - 30 ганизмов, прежде всего липолитических и протеолитических бактерий. В продук тах с нарушенной однородностью жировой фазы наиболее благоприятной средой для развития протеолитических бактерий являются нижние, а для липолитиче ских бактерий - верхние слои продукта. Таким образом, нарушение устойчивости жировой фазы потенциально сопровождается микробиологической порчей и, как следствие, значительным ухудшением органолептических показателей. Анализ результатов исследований подтвердил правильность рабочей гипотезы.

В восьмой главе приведены теоретические и экспериментальные исследова ния совершенствования традиционных и разработки новых технологий консервов на молочной основе общего и специального назначения.

Разработка концепции приоритетов в формировании качества и класси фикации консервов на молочной основе. Проведенные исследования позволили предложить концепцию приоритетов в формировании качества консервов на мо лочной основе. Осуществляя совершенствование традиционных и разработку но вых технологий, необходима реализация единой системы взглядов на качество консервов, которая должна предусматривать: увеличение сроков годности при сохранении безопасности и пищевой ценности, потребительскую и технологиче скую адаптацию, функциональную направленность, сбалансированность и адек ватность нутриентов. Выстроить приоритеты в концепции, охватывающей весь спектр консервов, возможно дифференцируя их исходя из потребительской адап тации на консервы общего и специального назначения.

По ряду принципиальных положений и их значимости консервы общего на значения должны соответствовать: высоким органолептическим показателям, оп ределенным физико-химическим свойствам, способности адаптации к пищевым технологиям, применяющим консервы в качестве сырья;

сохранению устойчиво сти продукта в течение длительного срока хранения;

экономической адекватно сти;

доступности сырьевых ингредиентов.

Консервы специального назначения в первую очередь отличают МБТ, отра жающие физиологические потребности организма детерминированных возрас тных и профессиональных групп людей.

Анализ современного состояния рынка и перспектив развития индустрии кон сервов, основанный на отечественных и мировых тенденциях, а также собствен ные исследования позволили обобщить, систематизировать знания и предложить классификацию консервов на молочной основе (рис. 12). В качестве классифика ционных признаков приняты: потребительская адаптация;

функциональная на правленность;

принципы биологического консервирования;

тип жировой состав ляющей;

вид используемого жира или жировой композиции. Данная классифика ция наглядно демонстрирует роль и место жировой составляющей в едином под ходе к консервам на молочной основе.

Совершенствование традиционных и разработка новых технологий кон сервов на молочной основе общего и специального назначения. Классифициро ванные (согласно рис. 12) консервы на молочной основе разделены на три группы в соответствии с применяемыми на практике принципами достижения консерви рующего эффекта: осмоанабиоз, ксероанабиоз, абиоз.

- 31 Консервы на молочной основе Консервы общего назначения Консервы специального назначения Для промышлен- Для питания лю Для питания лю Для ординарного Для питания де дей, работающих дей, работающих ной переработки питания терминирован в экстремальных в экстремальных населения ных возрастных условиях условиях групп Детского Геродиетическо- Питания Питания питания го питания военнослужащих космонавтов Консервы на основе Консервы на основе Консервы на основе осмоанабиоза ксероанабиоза абиоза Жировая составляющая Жировая составляющая Жировая составляющая животного комбинированного растительного происхождения происхождения происхождения Жир исходного молока Пальмового жира Пальмовый жир Жир сливочного масла Сливочного масла Кокосового жира Кокосовый жир Ангидрированного Ангидрированный Жирасои Жир сои молочного жира молочный жир Фракционированный, Гидрогенизированного Гидрогенизированный Жира гидрогенизированный, жир морских млекопи жира гидрогенизированной переэтерифицированный морских тающих млекопитающих сои растительный жир Рис. 12. Классификация консервов на молочной основе Этим принципам консервирования соответствуют определенные группы про дуктов: сгущенные с сахаром, сухие и сгущенные стерилизованные.

При разработке новых и совершенствовании традиционных технологий нашли отражение результаты, полученные при проведении исследований, направленных на решение проблем повышения качества и увеличения сроков годности консер вов на молочной основе, как-то: режимы гомогенизации для консервов различ ных видов;

инвариантность процесса применения гомогенизации;

разработка жи ровых композиций;

внесение антиоксиданта;

коррекция солевого состава и др.

- 32 Новые технологические решения предусматривают формирование свойств консервов на стадии первичной обработки сырого молока и направлены на ста билизацию жировой и белковой фаз, сохранение солевого равновесия и регули рование микробиологических и биохимических показателей.

Доказано, что одним из способов улучшения качества и стойкости молочных и молокосодержащих сухих и сгущенных консервов является применение на ста дии приемки молока предварительной тепловой обработки (ПТО) молока при температуре (74±2)0С с последующим охлаждением до (4±2)0С. ПТО снижает микробиологическую обсеменённость, инактивирует ферменты, обеспечивает повышение термоустойчивости молочных белков.

Результаты направленной коррекции солевого состава молока, путем стаби лизации солевого равновесия позволили повысить термоустойчивость белков мо лока. Экспериментально установлено и получило подтверждение на производст ве, что применение комплексных полифосфатных солей (NaPO3)nH2O (Е339, Е450, Е452) в производстве стерилизованных сгущенных молокосодержащих консервов позволяет увеличить термоустойчивость в 2-3 раза по сравнению с аналогичной продукцией, произведенной без коррекции химического состава.

На сроки хранения консервов значительное влияние оказывает окислительная порча жиров, которую можно уменьшить за счет использования антиоксидантов.

Установлено, что наиболее эффективным антиоксидантом растительного проис хождения в производстве консервов на молочной основе является биофлаваноид дигидрокверцетин (ДКВ) отечественного производства. В работе исследованы технологические режимы внесения ДКВ в производстве консервов на молочной основе, его влияние на кинетику окисления жиров. Промышленные эксперимен ты по выработке различных видов сухого продукта с ДКВ (дозировка 0,02% к массе жира) достоверно подтвердили снижение окислительной порчи сухого цельного молока и сухого молокосодержащего продукта (с ЖКМК) минимум в 3 раза по сравнению с аналогичной продукцией без ДКВ.

Полученные инновационные решения нашли отражение при разработке и реа лизации технологий в 40 НТД и трех типовых технологических инструкциях к национальным стандартам на консервы.

Результаты собственных исследований, анализ технологических инноваций, способов производства, аппаратурно-процессового оформления технологий, ас сортимента позволили обобщить и разработать в рамках блок-схем технологии получения продуктов консервированием на основе: абиоза (рис. 13), ксероана биоза (рис. 14) и осмоанабиоза (рис. 15). Предложенные блок-схемы объединяют в определенной последовательности технологические процессы. Из технологиче ских операций на схемах особым образом (двухконтурной ячейкой) выделены обязательные. Наряду с обязательными для достижения заданного уровня качест ва консервов введены операции специфические - для отдельных видов консервов.

- 33 Рис. 13. Блок-схема технологического процесса Рис. 14. Блок-схема технологического процесса получения консервов на основе абиоза получения консервов на основе ксероанабиоза Рис. 15. Блок-схема технологического процес са получения консервов на основе осмоанабиоза Каждой самостоятельной технологической операции соответствуют численные значения технологических параметров, а также виды сырья и ингредиентов, ис пользуемые в производстве продуктов. Обобщенные блок-схемы объединяют ши рокий ассортимент основных консервов на молочной основе, и для каждого про дукта в рамках данных схем отражена специфика, касающаяся технологических режимов и используемых ингредиентов.

Таким образом, результаты исследований, реализация разработанных техноло гических решений являются достаточным основанием производства высококаче ственных, устойчивых в хранении консервов на молочной основе.

Основные результаты и выводы 1. Результаты проведенных исследований, обеспечивших формирование ус тойчивой жировой фазы, в комплексе с реализацией инновационных технологи ческих решений позволили повысить качество и увеличить срок годности сухих и сгущенных консервов в 1,5-3 раза.

2. Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что разработанная методика определения устойчивости жировой фазы позволяет инструментально оценить однородность жировой фазы консервов на молочной основе. Эмпириче ски определены предельно допустимые значения коэффициента устойчивости для основного ассортимента сгущенных молочных и молокосодержащих консервов.



Pages:   || 2 |
 

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.