CC BY
100
УДК 637.344.8
Показатели качества мороженого с НФ-концентратом творожной сыворотки
Шохалова Вероника Николаевна, аспирант e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Кузин Андрей Алексеевич, кандидат технических наук, доцент, проректор по научной работе
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Шохалов Владимир Алексеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры технологического оборудования e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Костюков Евгений Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры технологического оборудования e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Аннотация: Исследовано влияние сывороточного концентрата, полученного нанофильтрацией на органолептические показатели, термо- и формоустойчивость сливочного мороженого. По экспериментальным данным построены кривые таяния, проведена их математическая обработка и получены уравнения для расчёта средней скорости таяния мороженого с различным содержанием сывороточного концентрата. Обобщённые результаты дегустационного анализа представлены графически в виде профильных диаграмм.
Ключевые слова: мороженое, творожная сыворотка, нанофильтрация, термоустойчивость, органолептические показатели
В настоящее время производители мороженого для снижения затрат на молочное сырьё используют молочную сыворотку и продукты её переработки. Так, в рецептурах широко применяется в сухом виде подсырная деминерализованная сыворотка и УФ-концентраты подсырной сыворотки. Одним из возможных сывороточных продуктов, который пока не используется при производстве мороженого, является жидкий концентрат творожной сыворотки, полученный нанофильтрацией (НФ-концентрат) [1].
Целью данной работы является исследование органолептических показателей, термоустойчивости и способности сохранять форму при таянии мороженого содержащего в рецептуре НФ-концентрат творожной сыворотки.
Для проведения исследований были выработаны образцы сливочного мороженого, в рецептуре которого часть сухого обезжиренного молока была заменена жидким нейтрализованным НФ-концентратом творожной сыворотки [2,3]. Степень замещения СОМО сухими веществами НФ-концентрата в образцах составила 20, 30 и 50 %. Пастеризация, гомогенизация, созревание и фризерование смеси проводилось в соответствии с режимами, установленными технологической инструкцией по производству мороженого [4]. Взбитость мороженого после фризерования составила 110 %. После закаливания и хранения в течение 2 суток при температуре -22 °С определяли показатели качества мороженого.
Термоустойчивость экспериментальных образцов определяли методом термо-статирования [5]. Образцы мороженого выдерживалась в термостате при температуре 20±1°С. Через 60 мин после начала термостатирования в течение 3 ч с интервалом 10 мин определялась массовая доля плава. Полученные данные использовались для построения кривых таяния (рис.1) [6]:
Время выдержки т,
О контроль О 20% □ 30% Л 30%
Рис. 1. Кривые таяния
Как следует из рис. 1. форма кривых для образцов 0, 20 и 30 % имеет вогнутый характер, а для образца со степенью замещения 50 % р - выпуклый. Минимальное начальное расположение имеет кривая для образца со степенью замещения 20 %.
Для математического описания кривых было использовано полиноминальное уравнение второй степени:
где: - массовая доля плава в определённый момент времени, %; 1 -
время таяния; а, ^ и с - коэффициенты.
Уравнение (1) позволяет количественно определить скорость таяния в определённый интервал времени. Подставляя значения ^формулу определения средней скорости изменения функции в заданном интервале можно вычислить среднюю скорость таяния образцов в наиболее активный период - с 60-й по 120-ю мин (табл.1) [7]:
где: - функция скорости таяния; 1 - начальное значение интервала, 60 мин; h - интервал, 60 мин ^ = 120-60=60 мин).
Таблица 1 - Коэффициенты уравнения (1) и расчётные значения средней скорости таяния образцов в период
с 60-й по 120-ю минуту.
Степень замещения, % от СОМО ax104 b c Расчётная скорость таяния, %/ч R2
0 (контроль) 2 0,271 -13,361 18,42 0,998
20 5 0,157 -8,011 14,81 0,998
30 2 0,225 -9,539 15,66 0,998
50 -10 0,678 -27,412 29,88 0,999
Как следует из таблицы 1, при степени замещения СОМО НФ-концентратом в пределах 20-30 % средняя скорость таяния образцов понижается по сравнению с контрольным образцом. При степени замещения 50 % скорость таяния возрастает до 29,88 %/ч. Обнаруженную закономерность можно объяснить изменением степени дисперсности воздушных пузырьков в присутствии НФ-концентрата в составе мороженого. Как показали проведённые ранее исследования образцы мороженого со степенью замещения 20 и 30 % имеют меньший средний диаметр воздушных пузырьков, по сравнению с контрольным образцом (без добавления сыворотки) [8]. Размер воздушных пузырьков, по мнению ряда авторов, является одним из определяющих факторов оказывать сопротивление мороженого таянию. Более высокая степень дисперсности приводит к уменьшению толщины ламелярного слоя между пузырьками, что затрудняет процесс стекания сывороточной фазы и, как следствие, снижает скорость таяния мороженого [5].
Значительное повышение скорости таяния в образце с 50 %-ной степенью замещения объясняется существенным понижением вязкости смеси (с 310 до 207 Па-с), а также увеличением среднего диаметра воздушных пузырьков (с 44,16 до 62,37 мкм) [8,9].
Формоустойчивость образцов определяли по методике предложенной ВНИХИ. Проба мороженого цилиндрической формы помещалась на охлаждённую чашку Петри и переносилась в термостат при температуре 20 ±1 °С. Через каждые 5 минут с помощью вертикального проекционного фотографирования фиксировали площадь основания образцов. Цифровые изображения экспортировали в программу КОМПАС-3D V16 с помощью которой количественно определяли площадь растекания расплавленного мороженого в мм2. В качестве математической модели зависимости площади растекания плава от времени использовалось уравнение [6,10]:
^31 ТЛЛ/1 _ ППЛШЧП! Л^ГХ^П I I Г» щ кл2 ■
где: ^ялава - площадь образца, мм2; тип- коэффициенты; т - время выдержки образца, мин; к - коэффициент формоустойчивости.
Вычисление коэффициентов в уравнении (3) и определение коэффициенто детерминации Я2 проводили с помощью программы MatCAD 14 (табл. 2).
Таблица 2 - Значения коэффициентов уравнения (3)
Степень замещения, % от СОМО m n^104 k R2
0 (контроль) 853,97 6,42 3,99 0,988
20 626,19 6,6 3,85 0,989
30 750,69 6,38 3,77 0,990
50 397 9,73 6,23 0,954
Закономерность изменения коэффициента формоустойчивости аналогична изменению скорости таяния. При добавлении НФ-концентрата k вначале понижается по сравнению с контрольным образцом, что свидетельствует о повышении формоустойчивости, а затем при степени замещения 50 % происходит резкое понижение формоустойчивости (табл. 2).
Оценку органолептических показателей образцов мороженого проводили дис-криптивно-профильным методом дегустационного анализа. В качестве дискрипто-ров были приняты вкус и запах, структура и консистенция, цвет и внешний вид. Каждый дискриптор оценивали с использованием 5-балльной дискретной интервальной шкалы: 5 баллов отсутствие отклонений от установленных требований, 4 - минимальное отклонение, 3 - существенное, 2 - значительное, 1 - очень значительное (табл.3) [11,12,13].
Обобщённые количественные оценки дегустаторов использовались для построения графических профилограмм (рис.2).
Результаты органолептических исследований показывают, что образец со степенью замещения 20 % имеет однородную с достаточной плотностью и взбитостью структуру, с равномерным по всей массе цветом и отличается от контрольного образца только слабовыраженным вкусом молочной сыворотки. Образец с 30 %-ной степенью замещения, характеризуется желтоватым оттенком. Замена СОМО НФ-концентратом в количестве 50 % приводит к значительным дефектам выражающиеся излишне «сывороточным» вкусом и желтым цветом (вкус и аромат, цвет и внешний вид по 3 балла).
Таблица 3 - Органолептическая оценка мороженого
Дискрипторы Характеристика дискриптора Уровень бальной оценки качества
Вкус и аромат Чистый, характерный для данного вида мороженого, без посторонних привкусов и запахов. 5
Слабовыраженный чистый, в меру выражен вкус и аромат сыворотки 4
Излишне выражен вкус и аромат сыворотки 3
Не чистый, нехарактерный для данного вида мороженого 2
Наличие посторонних привкусов и запахов 1
Структура и консистенция Однородная с достаточной плотностью и взбитостью 5
Незначительно неоднородная структура 4
Снежистая структура, излишне плотная консистенция 3
Творожистая, рыхлая, крошливая, мучнистая 2
Грубо-кристаллическая, тягучая, жидкая. 1
Цвет и внешний вид Равномерный по всей массе 5
Равномерный по всей массе с оттенком нехарактерным для данного вида мороженого 4
Равномерный по всей массе, излишне выражен цвет одного из компонентов смеси 3
Цвет неравномерный по всей массе нехарактерный для данного вида мороженого, 2
Ярко-выраженный посторонний цвет 1
контроль
30% НФ
♦ Вкус и аромат—^-Стуктура и консистенция Цвет и внешний вид
Рис. 2. Органолептическая оценка образцов мороженого с различной степенью замещения СОМО НФ-
концентратом творожной сыворотки.
Таким образом, результаты исследований показывают, что образцы с добавлением НФ-концентрата в количестве 20 % и 30% СОМО не имеют существенных
различий в органолептических свойствах по сравнению с контрольным образцом. Незначительные отклонения показателей от контрольного образца может корректироваться путем подбора вкусоароматических добавок. Желтоватый оттенок в образцах, ассоциируемый с цветом сливочного масла, может являться преимуществом с точки зрения маркетинга.
Выводы:
Получены уравнения для расчёта средней скорости таяния и формоустойчиво-сти мороженого, содержащего НФ-концентрат творожной сыворотки.
Установлено, что добавление НФ-концентрата в диапазоне 20 - 30 % СОМО снижает скорость таяния и повышает формоустойчивость мороженого.
Включение в состав рецептуры НФ-концентрата в количестве до 30 % СОМО не оказывает существенного влияния на органолептические свойства мороженого.
Список литературы
1. Шохалова В.Н. Деминерализация и нейтрализация творожной сыворотки в процессе нанофильтрации / В.Н. Шохалова [и др.] // Молочнохозяйственный вестник. - 2016. - № 1 (21). - С. 98-104.
2. Дыкало Н.Я. Нейтрализация НФ-концентратов творожной сыворотки / Н.Я. Дыкало [и др.] // Молочная промышленность. - 2016. -№ 9. - С.64-65.
3. Патент RU 2597964 Российская Федерация МПК А23С 21/10 Способ определения количества раствора щелочи для нейтрализации НФ-концентратов творожной сыворотки [Текст] / Шохалов В.А., Кузин А.А., Дыкало Н.Я., Шохалова В.Н., Аниси-мов Г.С.; заявитель Вологодская государственная молочно-хозяйственная академия им. Н.В. Верещагина.
4. Типовая технологическая инструкция ТТИ ГОСТ Р 52175-001 /Белозеров Г.А., Творогова A.A., Сорокина Л.В., Борисова О.С., Казакова Н.В., Лагуткина И.А., Турбина И.А. - М.: ООО «Связь-Принт», 2004.-181с.
5. Гофф Г.Д., Гартел Р.У. Мороженое/ Г.Д.Гофф, Р.У Гартел. - СПб.: Профессия, 2016. - 540с.
6. Чижова П.Б., Творогова А.А. Объективная оценка термо- и формоустойчиво-сти замороженных взбитых десертов / Холодильная техника. - 2011. - № 12. - С. 46-48.
7. Зельдович Я.Б.Высшая математика для начинающих и ее приложения к физике/ Я.Б. Зельдович. - М.:ФИЗМАТЛИТ,2016.-520с.
8. Шохалова В.Н. Исследование воздушной фазы мороженого, содержащего НФ-концентрат творожной сыворотки / Шохалова В.Н. [и др.] // Молочнохозяйственный вестник. - 2017. - № 2 (26). - С. 130-137.
9. Шохалова В.Н. Реологические характеристики смесей мороженого, содержащих НФ-концентраты творожной сыворотки / В.Н. Шохалова [и др.] // Молочная промышленность. - 2016. -№ 5. - С. 66-68.
10.Ситникова П.Б., Творогова А.А. К вопросу объективной оценки состояния структуры мороженого и замороженных взбитых десертов / Ситникова П.Б., Творогова А.А. // Мир мороженого и быстрозамороженных продуктов. - 2015. - № 3. - С. 13-16.
11.Чугунова О.В.Научный обзор: Сенсорный анализ и его значение в оценке качества и безопасности пищевых продуктов / О.В. Чугунова // Научное обозрение Технические науки. - 2016.-№3. - С.118-129.
12.ГОСТ Р ИСО 22935-2-2011 Молоко и молочные продукты. Органолептический анализ. Часть 2. Рекомендуемые методы органолептической оценки.
13.ГОСТ Р ИСО 22935-3-2011 Молоко и молочные продукты. Органолептический анализ. Часть 3. Руководство по оценке соответствия техническим условиям на продукцию для определения органолептических свойств путем подсчета баллов.
References
1. Shokhalova V. N. Demoralization and neutralization of cottage cheese whey in the process of nanofiltration. Molochnohozjajstvennyj vestnik [Dairy Bulletin], 2016, no. 1 (21), pp. 98-104 (in Russian).
2. Dykalo N. Ya. Neutralization of NF-concentrates whey. Molochnaja promyshlennost' [Dairy industry], 2016, no. 9, pp. 64-65 (in Russian).
3. Sokolov V. A., Kuzin A. A., Dygalo N. I., Sokolova V. N., Anisimov, G. S. Sposob opredelenija kolichestva rastvora shhelochi dlja nejtralizacii NF-koncentratov tvorozhnoj syvorotki [Method of determining the amount of alkali for the neutralization of NF-concentrates whey]. Patent RF, no. 2597964
4. Belozerov, G. A., Tvorogova A. A., Sorokina L. V., Borisova O. S., Kazakova N. V., Lagutkina I. A., Turbina I. A. Tipovaja tehnologicheskaja instrukcija TTI GOST R 52175-001 [Typical technological instruction TTI GOST R 52175-001]. Moscow: LLC "Link-Print" Publ., 2004. 181c.
5. Goff G. D., Gartel R. U. Morozhenoe [Ice Cream]. Saint-Petersburg: Profession Publ., 2016. 540 p.
6. Chizhova P. B., Tvorogova A. A. Objective evaluation of the thermal and dimensional stability of frozen whipped desserts. KholodIl'naya Tekhnika [Cooling equipment], 2011, no. 12, pp. 46-48 (in Russian).
7. Zel'dovich Y. B. Vysshaja matematika dlja nachinajushhih i ee prilozhenija k fizike [Higher mathematics for beginners and its applications to physics]. Moscow: Fizmatlit Publ., 2016. 520 p.
8. Shokhalova V. N. A study of the air phase ice cream containing the NF-concentrate cheese whey. Molochnohozjajstvennyj vestnik [Dairy industry], 2017, no. 2 (26), pp. 130-137 (in Russian).
9. Shokhalova V. N. Rheological characteristics of ice cream mixes containing NF-concentrates whey. Molochnaja promyshlennost' [Dairy industry], 2016, no. 5, pp. 6668 (in Russian).
10. Sitnikova P. B., Tvorogova A. A. To the question of the objective assessment of the structure of ice cream and frozen whipped desserts. Mir morozhenogo i bystrozamorozhennyh produktov [World of ice cream and frozen foods], 2015, no. 3, pp. 13-16 (in Russian).
11. Chugunova O. V. Scientific review: Sensory analysis and its importance in assessing the quality and safety of food products. Nauchnoe obozrenie Tehnicheskie nauki [Scientific review of the Technical science], 2016, no.3, pp. 118-129 (in Russian).
12. State Standard 22935-2-2011. Milk and dairy products. Organoleptic analysis. Part 2. Recommended methods for sensory evaluation.
13. State Standard 22935-3-2011 Milk and dairy products. Organoleptic analysis. Part 3. Guidance on the assessment of conformity with the technical specifications for products to determine the sensory properties by scoring.
Indicators of ice cream quality with the NF-concentrate of
curd whey
Shokhalova Veronika Nikolaevna, post-graduate student e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Education Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Kusin Andrey Alekseevich, Candidate of Science (Technics), Associate Professor, vice-chancellor of Scientific Research Department e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Education Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Shokhalov Vladimir Alekseevich, Candidate of Science (Technics), Associate professor of the Dairy Equipment Chair e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Education Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Kostyukov Evgenii Mihailovich, Candidate of Science (Technics), Associate professor of the Dairy Equipment Chair
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Education Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Abstract: The influence of whey concentrate obtained by nano-filtration on organoleptic characteristics, thermal and dimensional stability of creamy ice-cream is studied. According to experimental data the curves of melting are built, their mathematical processing is carried out and the resulting equation to calculate the average speed of the ice cream with different concentration of whey protein concentrate melting is obtained. Generalized results of the taste analysis are presented graphically in the form of profile diagrams.
Keywords: ice cream, curd whey, nano-filtration, thermostability, organoleptic characteristics.
