CC BY
0DOI 10.53980/24131997_2022_1_24
Е.И. Решетник, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected] С.Л. Грибанова, канд. техн. наук, зав. лабораторией, e-mail: [email protected] Н.В. Грицов, аспирант, e-mail: [email protected] Д.В. Егоров, аспирант, e-mail: [email protected] Дальневосточный государственный аграрный университет, г. Благовещенск
УДК 637.041
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА КИСЛОМОЛОЧНОГО ПРОДУКТА ИЗ ВОССТАНОВЛЕННОГО МОЛОКА, ОБОГАЩЕННОГО БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДОБАВКОЙ
С целью минимизации затрат на производство восстановленного молока с массовой долей жира 1,5 % в качестве сырья по произведенным расчетам приняты молоко сухое обезжиренное, молоко сухое цельное и питьевая вода в определенных соотношениях. Расчет рецептурных компонентов для восстановленного молока произведен на основании данных требуемого компонентного состава и вида, химического состава и оптовой цены сырья. Получены данные, позволяющие характеризовать молоко сухое обезжиренное и молоко сухое цельное как сырье, обладающее хорошей смачиваемостью, так как продолжительность полного погружения частиц продукта в воду не превышает 30 с и составляет соответственно 26 и 23 с. Установлен индекс растворимости молока сухого обезжиренного, который равен 0,14 см3, и молока сухого цельного - 0,18 см3. Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что исследуемое сухое молоко относится к быстрорастворимым продуктам и может быть использовано в процессе восстановления молока, предназначенного для сквашивания. Проведены производственные испытания принятых технологических решений. Процесс сквашивания восстановленного молока длился 6 ч до нарастания кислотности 85-90 Т. При этом полученный сгусток имел эффективную вязкость на 6-8 % выше по сравнению с контрольным образцом. По органо-лептическим показателям готовый кисломолочный продукт соответствует требованиям нормативно-технической документации.
Ключевые слова: сухое молоко, восстановленное молоко, кисломолочный продукт.
E.I. Reshetnik, Dr. Sc. Engineering., Prof.
S.L. Gribanova, Cand. Sc. Engineering., head of laboratory N.V. Gritsov, Post-graduate student D.V. Egorov, Post-graduate student
RESEARCH OF THE PRODUCTION PROCESS OF A FERMENTED MILK PRODUCT FROM RECONSTITUTED MILK ENRICHED WITH BIOLOGICALLY ACTIVE
SUPPLEMENT
In order to minimize the cost of producing reconstituted milk with fat mass fraction of 1.5%, skimmed milk powder, whole milk powder and drinking water in certain ratios were taken as raw materials according to the calculations. The calculation of formula components ^ for reconstituted milk was based on the data of the required component composition and type, chemical composition and wholesale price of raw materials. Obtained data make it possible to characterize MCO and MSC as raw materials with good wettability, since the duration of complete immersion of product particles in water does not exceed 30 seconds, and is 26 s and 23 s, respectively. The solubility index of MSO is established, which is 0,14 cm3 and that of MSC is 0,18 cm3
Based on the data obtained, the authors conclude that the studied milk powder belongs to instant products and can be used in the process of recovering milk intended for fermentation. They carried out production tests of the adopted technological solutions. The fermentation process of the reconstituted milk lasted 6 hours until the acidity increased to 85-90 CT. In this case, the resulting clot had an effective viscosity of 6-8 % higher compared to the control sample. In terms of organoleptic characteristics, the finished fermented milk product meets the requirements of regulatory and technical documentation.
Key words: milk powder, reconstituted milk, fermented milk product.
Введение
В настоящее время многими специалистами ведутся работы по совершенствованию рецептур кисломолочных продуктов, которые являются мощным средством для оздоровления организма человека [6].
Россия остается страной с недостаточным объемом производства сырого молока, хотя в последние годы его объемы увеличиваются. Молоко сухое служит сырьем для выработки различных молочных продуктов, при этом основное внимание должно уделяться процессам, протекающим при сквашивании восстановленного молока. Поэтому использование сухого молока при производстве кисломолочных продуктов является актуальным.
Усилить благотворное влияние кисломолочных продуктов на организм человека позволяет введение в состав продукта биологически активных добавок (БАД) растительного происхождения, например БАД «ЛавиоСпорт». Биологические свойства добавок определяются совокупностью биологических свойств их компонентов. В состав БАД «ЛавиоСпорт» входят ди-гидрокверцетин и L-карнитин.
Дигидрокверцетин (Dihydroguercetinum) (C15H12O7 х 1,5ШО) является природным ан-тиаксидантом с широким спектром биологического действия: он регулирует метаболические процессы, создает механизмы защиты здоровых клеток организма от патологий путем нейтрализации радикальной активности, процессов вирусной и бактериальной природы.
Данный антиоксидант в настоящее время используется в составе многих биологически активных добавок к пище, а также в продуктах питания и косметической продукции [4].
L-карнитин ^С, Р-гидрокси-а-Ы-триметиламинобутират, у-триметил-Р-гидроксибути-робетаин - (СНз)зЫ+ -СШ-СН(ОН)-СШ-СОО- , витамин Вт) относится к эндогенным метаболитам, участвующим в регуляции разнообразных биохимических процессов в организме млекопитающих, - транспортирует длинноцепочечные ацилы жирных кислот в митохондрии для Р-окисления.
Строение дигидрокверцитина и L-карнитина представлено на рисунке 1 [6].
Рисунок 1 - Строение дигидрокверцитина (а) и L-карнитина (б)
Анализ физиологической ценности подобранных растительных компонентов позволяет говорить о целесообразности их совместного использования в рецептурах кисломолочных продуктов [3].
Цель данной работы - исследование процесса производства кисломолочного продукта из восстановленного молока, обогащенного биологически активной добавкой.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились в лабораториях на базе технологического факультета ФГБОУ ВО «Дальневосточный ГАУ» и ООО ПКФ «Лайн».
Объектами исследований являлись молоко сухое по ГОСТ 33629-2015 (молоко сухое обезжиренное (МСО), молоко сухое цельное (МСЦ)), биологически активная добавка «ЛавиоСпорт» выпускаемая ЗАО «Аметис» (г. Благовещенск) согласно ТУ 9354-027-70692152-2015), комбинация заквасочных культур прямого внесения Т-40, включающая Streptococcus
thermophilus и Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus, кисломолочный продукт из восстановленного молока [4].
Подбор оптимального соотношения рецептурных компонентов для востановленного молока осуществлялся на основе цифровых технологий с использованием табличного редактора Microsoft Excel при заданной надстройке «Поиск решения» [2].
Смачиваемость сухого молока исследовали по методике ФАО, согласно которой в химический стакан вместимостью 400 мл с налитыми в него 100 мл воды температурой 20 °С высыпали 10 г сухого молока. По продолжительности полного погружения частиц продукта в воду оценивали его смачиваемость. Условно в этом методе за единицу времени смачиваемости принимают продолжительность погружения, выраженную в секундах [5].
Растворимость сухого молока определяли по ГОСТ Р ИСО 8156-2010.
Кислотность сгустков кисломолочного продукта определяли по ГОСТ 3624-92.
Измерение эффективной вязкости исследуемых образцов в процессе сквашивания проводили с помощью синусоидального вибровискозиметра SV-10 фирмы «A&D» [1].
Результаты исследования
На первом этапе проведенных исследований была рассчитана рецептура для получения рекомбинированного продукта переработки молока, который использовали для производства кисломолочного продукта. Оптимизацию рецептуры проводили на основании данных требуемого компонентного состава и вида, химического состава и оптовой цены сырья, в качестве которого были рассмотрены МСО, сливки, МСЦ, молоко обезжиренное, вода питьевая. Матрица данных по проведению оптимизации восстановленного молока с массовой долей жира 1,5 % представлена в таблице 1.
Таблица 1
Информационная матрица оптимизации
Ингредиенты х Массовая доля, % Цена, руб./кг
жир СОМО вода сухое вещество
МСО х1 0,50 94,50 5,00 95,00 240,00
Сливки х2 20,00 8,10 71,90 28,10 370,00
МСЦ х3 26,00 70,00 4,00 96,00 330,00
Молоко обезжиренное х4 0,05 8,10 91,85 8,15 53,00
Питьевая вода х5 0,00 0,00 100,00 0,00 4,00
Стандарт молока 1,50 8,00 90,50 9,50
В строке «Стандарт молока» указаны нормативные показатели восстановленного молока, содержание жира, СОМО, воды и сухих веществ. Результаты расчета рецептуры после ввода всех необходимых параметров с учетом себестоимости восстановленного молока представлены в таблице 2.
Таблица 2
Рецептура восстановленного молока с минимальной и максимальной себестоимостью продукта
Ингредиенты Цена, руб./кг Масса, кг
вариант 1 вариант 2
МСО 240,00 4,25 3,10
Сливки 370,00 0,00 2,54
МСЦ 330,00 5,69 3,70
Молоко обезжиренное 53,00 0,00 28,08
Питьевая вода 4,00 90,06 62,58
Итого, кг 100,00 100,00
Себестоимость, руб. 3257,74 4644,26
Таким образом, для получения восстановленного молока с заданными показателями качества и минимальными затратами будет использована рецептура по варианту 1, в которую входят МСО, МСЦ и питьевая вода.
На втором этапе исследований провели оценку молока сухого по показателям смачиваемости (рис. 2) и растворимости.
Молоко сух°е обезжиренное Молоко сухое цельное
Рисунок 2 - Продолжительность погружения частиц в воду
Из данных, представленных на рисунке 2, можно сделать вывод, что исследуемые образцы СОМ и СЦМ имеют хорошую смачиваемость, так как продолжительность полного погружения частиц продукта в воду не превышает 30 с.
Большая часть частиц сухого молока остается нерастворенной при температуре смешивания 10-20 °С. Для того чтобы добиться обычного состояния гидратации белков, необходимо повысить температуру, при которой проводится растворение. В ходе исследований было установлено, что растворимость сухих продуктов возрастает с увеличением температуры воды и занимает менее 20 мин при температуре 40-50 °С. При нагревании свыше 50 °С улучшения растворимости не происходило.
Индекс растворимости сухого молока установлен с точностью до 0,05 см3 при трехкратном воспроизведении опыта, полученные данные представлены на рисунке 3.
Сухое обезжиренное молоко
Сухое цельное молоко
Рисунок 3 - Растворимость сухого молока
Индекс растворимости рассматриваемых образцов не превышает 0,2 см3 нерастворимого осадка в 50 см3 восстановленного молока. Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что исследуемое сухое молоко относится к быстрорастворимым продуктам и может быть использовано при производстве кисломолочного продукта из восстановленного молока.
На следующем этапе исследований были проведены производственные испытания разработанной рецептуры и способа производства кисломолочного продукта на базе ООО ПКФ «Лайн».
Технологический процесс производства кисломолочного продукта из восстановленного молока, обогащенного биологически активной добавкой «ЛавиоСпорт», проводили в резервуаре, снабженном рубашкой, двухскоростной мешалкой и устройствами для нагревания и охлаждения.
Количество воды, рассчитанное по рецептуре, нагревали до 43-49 °С, затем равномерно подавали молоко сухое и вели процесс перемешивания до тех пор, пока молоко сухое полностью не растворится. Образующийся раствор отстаивался в течение 20 мин после выключения мешалки. Процесс восстановления сухого молока завершался пастеризацией с последующим охлаждением до температуры заквашивания.
Компоненты, предусмотренные рецептурой, - закваска прямого внесения Т-40 и БАД «ЛавиоСпорт» - вносили в восстановленное молоко при температуре сквашивания (36-40)±2 °С. БАД «ЛавиоСпорт» вносили в количестве 0,18 % от массы заквашиваемой смеси, данная дозировка рассчитана из рекомендации по употреблению данной добавки человеком в сутки.
Процесс сквашивания длился 6 ч до нарастания кислотности 85-90 °Т. В процессе сквашивания дважды исследовали изменение вязкости образующегося сгустка с интервалом 3 ч. Контролем являлась вязкость сгустка, образующегося при сквашивании нормализованного молока при таких же технологических параметрах и вносимых компонентах. Полученные данные представлены на рисунке 4.
Продолжительность воздействия, с а
0 50 150 300 600 900
Продолжительность воздействия, с Контроль - на основе нормализованного молока На основе востановленного молока б
Рисунок 4 - Исследование изменения эффективной вязкости кисломолочного продукта: а - после 3 ч сквашивания; б - после 6 ч сквашивания
По сравнению с контрольным образцом эффективная вязкость кисломолочного продукта на основе восстановленного молока имела незначительные отклонения во всем исследуемом диапазоне градиентов скорости сдвига по сравнению с контролем [1]. При этом разность в показателях вязкости исследуемых образцом сгустков колебалась в диапазоне от 6 до 8 %.
По органолептическим показателям готовый продукт имеет чистый кисломолочный вкус и запах, без посторонних привкусов, цвет молочно-белый, консистенция - однородная, кремо-образная, без отделения сыворотки.
Выводы
Проведенные исследования по подбору рецептуры для восстановления молока и процессу сквашивания восстановленного молока позволяют рекомендовать к использованию при производстве кисломолочных продуктов сухого обезжиренного молока и сухого цельного молока для улучшения консистенции готового продукта, что позволит обеспечивать предприятия молочной промышленности сырьем в периоды снижения объемов сырого молока. Подобранные заквасоч-ные культуры и оптимальные условия сквашивания способствуют активному нарастанию титруемой кислотности в процессе сквашивания. Вносимая БАД «ЛавиоСпорт» не оказывает влияния на органолептические показатели готового продукта, но благодаря антиоксидантным свойствам дигидрокверцетина будет способствовать увеличению срока годности готового продукта, а L-карнитин при систематическом употреблении данного продукта в рационе питания нормализации функционального состояния систем организма - улучшению процесса клеточного дыхания и усилению белкового обмена в организме человека.
Библиография
1. Грибанова С.Л. Исследование и разработка технологии обогащенного кисломолочного мороженого: дис. ... канд. техн. наук: 05.18.04 / Грибанова Светлана Леонидовна [Место защиты: Кемеровский государственный университет]. - Благовещенск, 2019. - 171 с. : ил.
2. Лисин П.А. Практическое руководство по проектированию продуктов питания с применением Excel, Ма1;Са<1, Мар1е: учеб. пособие. - СПб.: Лань, 2020. - 240 с.
3. Малишевский А.А., Тихонов С.Л., Тихонова Н.В. Разработка и оценка качества продукции специализированного назначения // Ползуновский вестник. - 2016. - № 1. - С. 7-11. - ISSN 2072-8921.
4. Решетник Е.И., Уточкина Е.А. Влияние компонентов молочно-растительной смеси на качественные характеристики ферментированного продукта // Индустрия питания - 2021. - № 4. - С. 2632. - ISSN 2500-1922.
5. Сапрыгин Г.П., Гаврилова Н.Б., Щетинин М.П. и др. Технология молочных консервов: учеб. пособие. - Барнаул; Омск: Изд-во АлтГТУ, 2006. - 223 с.
6. Чугунова О.В., Заворохина Н.В., Вяткин А.В. Исследование антиоксидантной активности и ее изменения при хранении плодово-ягодного сырья Свердловской области // Аграрный вестник Урала. -2019. - № 11. - С. 59-65. - ISSN 1997-4868.
Bibliography
1. Gribanova S.L. Research and development of technology of the enriched sour-milk ice cream: dissertation ... Candidate of Engineering Sciences: 05.18.04 / Gribanova Svetlana Leonidovna; [place of dissertation defense: Kemerovo State University]. - Blagoveshchensk, 2019. - 171 p.
2. Lisin P.A. A practical guide to the design of food products using Excel, MatCad, Maple: study guide. - SPb.: Lan, 2020. - 240 p.
3. Malishevsky, A.A., Tikhonov S.L., Tikhonova N.V. Development and assessment of the quality of specialized products // Polzunov's Bulletin. - 2016. - N 1. - P. 7-11. - ISSN 2072-8921.
4. Reshetnik E.I., Utochkina E.A. Influence of the components of the milk-vegetable mixture on the qualitative characteristics of fermented product // Food Industry. - 2021. - N 4. - P. 26-32. - ISSN 25001922.
5. Saprygin G.P., GavrilovaN.B., ShchetininM.P. et al. Canned milk technology: textbook. - Barnaul; Omsk: Publishing house of AltSTU, 2006. - 223 p.
6. Chugunova O.V., Zavorokhina N.V., Vyatkin A.V. Research on antioxidant activity and its changes during storage of fruit and berry raw materials of the Sverdlovsk region // Agrarian Bulletin of the Urals. -2019. - N 11. - Р. 59-65. - ISSN 1997-4868.
