CC BY
53
УДК 637.345
Влияние сухой деминерализованной молочной сыворотки на хранимоустойчивость концентрированных молочных продуктов
Гнездилова Анна Ивановна, доктор технических наук, профессор кафедры технологического оборудования
e-mail: gnezdilova.anna@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Виноградова Юлия Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологического оборудования
e-mail: vinogradova_vgmha@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Музыкантова Анна Владимировна, соискатель кафедры технологического оборудования
e-mail: glushkova1987@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Аннотация. В лабораторных условиях способом рекомбинирования были выработаны образцы концентрированного молочного продукта с различными долями замены сухого обезжиренного молока на сухую деминерализованную молочную сыворотку. Эти образцы хранились в течение 14 месяцев и периодически анализировались. В результате установлено, что разработанные продукты по физико-химическим и по органолептическим показателям качества в целом соответствуют требованиям нормативной документации на традиционное сгущенное молоко с сахаром.
Ключевые слова: концентрированный, молочный сахар, сыворотка, вязкость, кристаллы лактозы.
В настоящее время для расширения ассортимента молочной продукции и удовлетворения спроса потребителей наблюдается тенденция в выработке продуктов, в которых вводятся различные наполнители, БАДы и др. Это позволяет повысить пищевую ценность, придать продуктам функциональные свойства. Для повышения биологической ценности широко используется молочная сыворотка и продукты ее фракционирования. Например, в работах [1—4] предлагается использовать сухую деминерализованную молочную сыворотку (СДМС) в производстве молочных консервов. Данные разработки позволяют решить вопросы более полной утилизации вторичного молочно-белкового сырья и повышения биологической ценности продуктов. Однако в этих работах не достаточно полно проведена оценка физико-химических показателей качества проектируемых консервов. Так, например, отсутствует оценка консервирующей способности выработанных продуктов, которая должна осуществляться в течение не менее 14 месяцев хранения.
Целью настоящей работы является оценка физико-химических и органолеп-тических показателей качества разработанного концентрированного молочного продукта (КМП) с сахаром в процессе хранения.
В соответствии с поставленной целью объектом исследования явились образцы КМП с сахаром, в которых СОМ на 10, 20 и 25 % заменялось на СДМС [4]. В образцах были определены физико-химические и органолептические показатели качества. Массовая доля сухих веществ измерялась рефрактометрическим методом, вязкость - вискозиметром Гепплера, активная кислотность - рН-метром, активность воды с помощью гигрометра Яо^отс НудгоРа1т. Гранулометрический состав кристаллов лактозы определялся с помощью микроскопа BIOLAR. Общее число кристаллов в каждой выборке составило 100 шт.
Полученные данные для свежевыработанных КМП и в процессе 14 месяцев хранения представлены на рисунках 1 и 2 и в таблице 1.
■Контроль -И-10%СДМС -±-20% СДМС -»-25% СДМС
Рисунок 1. Влияние продолжительности хранения на вязкость КМП с сахаром, в котором СОМ на 10, 20 и 25% заменялось на СДМС
8
5
а
и
4 -I—
О 2 4 б 8 10 12 14
Продолжительность хранения, мес
-Ф-Коттюль -Ш-10% СДМС -*-20%СДМС -»-25% СДМС
Рисунок 2. Влияние продолжительности хранения на средний размер кристаллов лактозы в КМП с сахаром,
в котором СОМ на 10, 20 и 25 % заменялось на СДМС
Таблица 1. Физико-химические показатели качества продукта в зависимости от продолжительности хранения
Наименование Контрольный Замена СОМ на СДМС, %
показателя образец 10 20 25
Свежевыработанный продукт
Массовая доля сухих веществ, % 73,6±0,10 73,4±0,10 73,5±0,10 73,2±0,10
Активная кислотность (рН), ед. 6,30±0,05 6,30±0,05 6,35±0,05 6,36±0,05
Активность воды, aи 0,766±0,013 0,760±0,013 0,733±0,013 0,745±0,013
Через 3 месяца хранения
Массовая доля сухих веществ, % 73,6±0,10 73,5±0,10 73,5±0,10 73,3±0,10
Активная кислотность (рН), ед. 6,35±0,05 6,31±0,05 6,34±0,05 6,35±0,05
Активность воды, aи 0,750±0,013 0,756±0,013 0,740±0,013 0,757±0,013
Через 6 месяцев хранения
Массовая доля сухих веществ, % 73,6 73,5 73,6 73,3
Активная кислотность (рН), ед. 6,30±0,05 6,30±0,05 6,35±0,05 6,36±0,05
Активность воды, aи 0,747±0,012 0,752±0,012 0,740±0,012 0,756±0,012
Через 14 месяцев хранения
Массовая доля сухих веществ, % 73,6 73,5 73,6 73,3
Активная кислотность (рН), ед. 6,29±0,05 6,22±0,05 6,20±0,05 6,16±0,05
Наименование Контрольный Замена СОМ на СДМС, %
показателя образец 10 20 25
Активность воды, aw 0,795±0,012 0,781±0,012 0,780±0,012 0,786±0,012
Коэффициент однородности 0,73 0,80 0,74 0,72
Как следует из рисунка 1, при увеличении массовой доли СДМС вязкость всех образцов повышается. Это можно объяснить тем, что сывороточные белки молочной сыворотки участвуют в структурообразовании наряду с казеином. По-видимому, они образуют цепочки (филаментозные мостики), которые связывают мицеллы казеина, упрочняя структуру [5].
Анализ рисунка 2 свидетельствует о том, что средний линейный размер кристаллов 1ср растет при добавлении СДМС в меньшей степени, чем в процессе хранения. Данный характер изменения 1ср может быть объяснен тем, что при добавлении молочной сыворотки в продукт с одной стороны вводится дополнительное количество лактозы. Это приводит к увеличению движущей силы процесса и, следовательно, к росту кристаллов лактозы. С другой стороны наблюдаемое увеличение вязкости вызывает замедление образования и роста кристаллов [6, 7]. В целом средний линейный размер кристаллов находится в допустимом диапазоне значений для молочных консервов [8].
Активная кислотность в контрольном и рабочих образцах в течении 6 месяцев изменяется в пределах погрешности измерений. При хранении в течение 14 месяцев наблюдается незначительное понижение активной кислотности по отношению к контрольному образцу. В целом значение рН находится в допустимом диапазоне значений для данных продуктов [8].
Активность воды является комплексным показателем хранимоустойчивости молочных консервов. Во всех образцах этот показатель несколько ниже, чем пределы допустимых для сгущенного молока с сахаром значений (0,80—0,85) и составляет 0,73-0,80, что свидетельствует о достаточно высокой хранимоустойчивости вырабатываемых продуктов.
С целью оценки однородности кристаллической фазы, а, следовательно, качества продукта проведен анализ гранулометрического состава кристаллов лактозы в контрольном и рабочих образцах, хранившихся в течение 14 месяцев. Основные статистические характеристики гранулометрического состава кристаллов лактозы для контрольного варианта и для образца с замещением 25 % СОМ на СДМС (предлагаемый вариант) приведены в таблице 2 [9-10].
Таблица 2. Основные статистические характеристики размера кристаллов лактозы
Наименование характеристики Контрольный вариант Предлагаемый вариант
Максимальное значение, d , мкм max' 10,50 12,20
Минимальное значение, d , мкм min' 2,89 3,91
Среднее значение (математическое ожидание), d^, мкм 6,51 7,49
Среднее квадратическое отклонение, а, мкм 1,69 1,89
Дифференциальные и интегральные кривые распределения кристаллов лак-
тозы по размерам представлены на рисунках 3 и 4. По интегральным кривым распределения кристаллов был определен коэффициент однородности [11].
л п
35 к ж
ч
| 30 V
/
Р X = 25 £0 ^J щ 1
( \
\
Ф
X Я 1П
ж
ц /и § ч
т 1
с о \
ж
7 \
и г
4 >
О « 10 о а. ш / г
/
/ N
\
ей * •ч
[Г
э 6 Г
К
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Линейный размер кристаллов лактозы, %
Предлагаемый способ Ш Контрольный способ
Рисунок 3. Кривые дифференциальной вероятности распределения кристаллов лактозы
120
100
е
и
0
Е §
о.
01 со
80
60
е- 40
Р
20
— ■
0
/
t
/
!
/
—< (
У
0
/ ✓
4 б 8 10 12
Линейный размер кристаллов лактозы, мкм
14
16
■Контрольный способ
■Предлагаемый способ
Рисунок 4. Кривые интегральной вероятности распределения кристаллов лактозы
Для расчета коэффициента однородности было использовано логарифмически нормальное распределение, получающееся, если в нормальную Гауссову функцию
подставить в качестве аргумента не размер кристаллов, а его логарифм: Д„(<г) = ^100■ )ех^- 18550У/2-с]- ■ ,¡2
где б — медиана распределения;
1дст — стандартное (среднеквадратичное) отклонение логарифмов размеров от их среднего значения.
Интеграл, входящий в уравнение, был выражен через элементарные функции нового аргумента:
Аргумент t — нормированная нормально распределенная величина, среднее значение которой равно нулю.
Среднеквадратичное отклонение логарифмов размеров определялось по формуле:
При t = 1, ^Значениям 1 = ±1 соответствует доля кристаллов: Д = 84,1% и Д = 15,9%, отсюда 1дст=1дб50 - 1дб841 = 1дб15 9 - 1дб50 .
Отсюда коэффициент однородности может быть рассчитан по уравнению:
и=
*50
ТИ9
.
Результаты расчета коэффициента однородности для всех образцов продукта представлены в таблице 1. Установлено, что коэффициент однородности кристаллов в рабочих образцах практически одинаков или даже несколько выше в сравнении с контрольным вариантом. Это свидетельствует о достаточно высоком качестве проектируемого продукта. Результаты гранулометрического анализа подтверждают данные органолептической оценки. По органолептическим показателям образцы продукта соответствовали требованиям ГОСТ Р 53947 [8].
Выводы
Сухую деминерализованную молочную сыворотку следует рекомендовать в производстве концентрированных сладких молочных продуктах со сроком хранения 12 месяцев.
По органолептическим показателям качества разработанный продукт не уступает традиционному сгущенному молоку с сахаром, что подтверждает анализ гранулометрического состава кристаллов лактозы.
Список литературных источников:
1. Пат. 2407347 Российская Федерация, МПК А23С9/18. Способ производства молокосодержащего концентрированного продукта с сахаром / Гнездилова А.И., Куленко В.Г., Глушкова А.В.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО ВГМХА имени Н.В. Верещагина. — № 2009127165/10; заявл. 14.07.2009; опубл. 27.12.2010, Бюл. № 36. - 6 с.
2. Гнездилова, А.И. Консервированный молокосодержащий продукт с сахаром / А.И. Гнездилова, Ю.В. Виноградова, А.В. Музыкантова // Молочная промышленность. — 2011. — №12. - С. 76 .
3. Гнездилова, А.И. Влияние сухой деминерализованной молочной сыворотки на физико-химические показатели качества консервов молокосодержащих сгу-
щенных с сахаром / А.И. Гнездилова, Ю.В. Виноградова, А.В. Музыкантова // Сборник материалов международной научно-техн. конференции «Современные достижения биотехнологии» и межд. научно-практ. семинара «Феномен молочной сыворотки: синтез науки, теории и практики», часть 1. — Ставрополь, 2011. — С. 40-43.
4. Липатникова, С.Н. Использование сухой деминерализованной молочной сыворотки в производстве концентрированных молочных продуктов / С.Н. Липатникова, А.И. Гнездилова, А.В. Музыкантова // Молочнохозяйственный вестник. — 2015. — №2(18). - С. 90—95.
5. Смыков, И.Т. Влияние длительного хранения на структуру сгущенного молока / И.Т. Смыков, А.И. Гнездилова, Л.А. Куренкова, Ю.В. Виноградова // Хранение и переработка с.-х. сырья. — 2014. — №4. — С. 9-14.
6. Гнездилова, А.И. Влияние компонентов молочной сыворотки на процесс за-родышеобразования при кристаллизации лактозы / А.И. Гнездилова, Ю.В. Виноградова, А.В. Музыкантова // Молочнохозяйственный вестник. — 2012. — №3(7).
— С. 27-32.
7. Гнездилова, А.И. Влияние белков молочной сыворотки на процесс кристаллизации лактозы / А.И. Гнездилова, Ю.В. Виноградова, А.В. Музыкантова // Хранение и переработка с.-х. сырья. - 2013. — №7. - С. 21—23.
8. ГОСТ Р 53436-2009. Консервы молочные. Молоко и сливки сгущенные с сахаром. Технические условия. - Введ. 2011-01-01. - М.: Стандартинформ, 2010.
9. Шириков, В.Ф. Математическая статистика / В.Ф. Шириков, С.М. Зарбалиев.
— М. : Колос, 2009. - 480 с.
10. Вентцель, Е.С. Теория вероятности и ее инженерные приложения / Е.С. Вент-цель, Л.А. Овчаров. - М. : Высшая школа, 2000. - 480 с.
11. Виноградова, Ю.В. Оценка гранулометрического состава кристаллов лактозы в сгущенном молочном продукте с сахаром и патокой крахмальной кислотной / Ю.В. Виноградова, А.И. Гнездилова, Л.А. Виноградова // Молочнохозяйственный вестник. — 2014. — №4(16). — С. 56-62.
References:
1. Gnezdilova A.I., Kulenko V.G., Glushkova A.V. Sposob proizvodstva molokosoderzhashhego koncentrirovannogo produkta s saharom [Method of concentrated milk-containing product with sugar manufacturing]. Patent RF, no. 2407347, 2009.
2. Gnezdilova A.I., Canned milk product with sugar. Molochnaja promyshlennost' [Milk industry], 2011, no.12, p.76. (in Russian)
3. Gnezdilova A.I. The influence of dry demineralized whey on physic-chemical quality parameters of canned milk products with sugar. Sbornik materialov mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii «Sovremennye dostizhenija biotehnologii» i mezhdunarodnogo nauchno-prakticheskogo seminara «Fenomen molochnoj syvorotki: sintez nauki, teorii i praktiki» [Proc. of the congress "Modern achievements of biotechnology" and international scientific seminar "Fenomenon of milk whey: science synthesis, theory and practice"]. Stavropol, 2011, Part 1, pp.40-43. (in Russian)
4. Lipatnikova S.N. The using of dry demineralized whey in condensed milk products manufacture. Molochnohozjajstvennyj vestnik [Dairy Farming Journal], 2015,no.2(18), pp.90-95. (in Russian)
5. Smykov I.T. Storage influence on condensed milk structure. Hranenie i pererabotka selskokhozyaistvennogo syr'ya [Storage and recycling of agricultural raw materials],
2014, no.4, pp. 9-14. (in Russian)
6. Gnezdilova A.I. Influence of whey constituents on the process of nucleation by lactose crystallization. Molochnohozjajstvennyj vestnik [Dairy Farming Journal], 2012, no.3 (7), pp.27-32. (in Russian)
7. Gnezdilova A.I. Vinogradova Ju.V., Muzykantova A.V. Whey protein influence the process of lactose crystallization. Hranenie i pererabotka selskokhozyaistvennogo syr'ya [Storage and recycling of agricultural raw materials], 2013, no.7, pp. 21-23. (in Russian)
8. State Standard P 53436-2009. Canned milk products. Milk and cream condensed with sugar. Technical conditions. -Introduction 2011-01-01 - Moscow. Publ. Standartinform, 2010.
9. Shirikov V.F. Matematicheskaja statistika [Mathematical statistics]. Moscow. Kolos Publ., 2010, 480 p.
10.Ventcel' E.S. Teorija verojatnosti i ee inzhenernye prilozhenija [Theory of probability and its engineering applications]. Mosow. Vysshaja shkola Publ., 2000, 480 p.
11.Vinogradova Ju.V. Evaluation of granulometric composition of lactose crystals in condensed milk product with sugar and starch syrup acid. Molochnohozjajstvennyj vestnik [Dairy Farming Journal], 2014, no.4(16), pp.56-62. (in Russian)
Influence of dry demineralised milk whey on
of concentrated milk products
Gnezdilova Anna Ivanovna, doctor of Sciences (Technics) Technological Dairy Equipment Chair
e-mail: gnezdilova.anna@mail.ru Federal state budgetary educational institution of higher education Vologda state dairy farming academy the name of N. V. Vereshchagin
Vinogradova, Y.V., candidate of technical sciences assistant professor
e-mail: vinogradova_vgmha@mail.ru
Federal state budgetary educational institution of higher education Vologda state dairy farming academy the name of N. V. Vereshchagin
Muzykantova Anna Vladimirovna., post graduate of the Technological Dairy Equipment Chair
e-mail: glushkova1987@mail.ru
Federal state budgetary educational institution of higher education Vologda state dairy farming academy the name of N. V. Vereshchagin
Abstract. The samples of concentrated milk products have been developed in laboratory conditions. The samples have different proportions of skimmed milk powder replacement on dry demineralized milk whey. These samples have been stored for 14 months and analyzed periodically. As a result, it has been found that physical, chemical and organoleptic properties of the developed products meet in general the requirements of standard documentation for traditional sweetened condensed milk manufacture.
Keywords: condensed milk, milk sugar, milk whey, viscosity, crystals of lactose.
the storage
, Professor of the
