Производство функционального творога с применением электромагнитной обработки молока Текст научной статьи по специальности «Животноводство и молочное дело»

УДК 637.352:537

Старикова А.Ф., студентка технологического ф-та;

Полянская И.С., к.т.н., доцент каф. общей и прикладной химии;

Носкова В.И., к.т.н., доцент каф. технологии молока и молочных продуктов; Неронова Е.Ю., к.т.н., доцент каф. технологии молока и молочных продуктов.

Производство функционального творога с применением электромагнитной обработки молока

Аннотация: Пищевой функциональный продукт (ПФП) - пищевой продукт предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами населения. В статье рассмотрены вопросы производства функционального творога с применением электромагнитной обработки молока.

Ключевые слова: Производство творога, электромагнитная обработка.

Пищевой функциональный продукт ПФП - пищевой продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами населения, снижающих риск заболеваний, связанных с питанием, сохраняющий и улучшающий здоровье за счёт включения в его состав физиологически функциональных пищевых ингредиентов ФФПИ [1]. При предварительной электромагнитной обработке молока, перед производством из неё творога отдельными исследователями [2, 3] найдено, что в этом случае в готовом продукте увеличивается содержание сывороточных белков от 13,1 до 48,3 %. Соответственно снижается отход белков в сыворотку (при традиционных способах производства сывороточных белков в сыворотке примерно 1 %).

Может ли, в таком случае, творог с увеличенным содержанием сывороточных белков считаться ПФП? Поскольку сывороточные белки в настоящее время считаются основными ФФПИ, отличающими творог от творога ПФП, рассмо-

трим определение ФФПИ.

Физиологически функциональный пищевой ингредиент [1] - вещество или комплекс веществ животного, растительного, микробиологического, минерального происхождения или идентичные натуральным, а также живые микроорганизмы, входящие в состав ПФП, обладающие способностью оказывать благоприятный эффект на одну или несколько физиологических функций, процессы обмена веществ в организме при систематическом употреблении в количествах, составляющих от 10 до 50 % суточной физиологической потребности.

Белки молока (а сывороточные даже в большей степени, чем казеин) являются физиологически функциональными. При недостатке белков развивается анемия, болезни внутренних органов, в частности, печени, поджелудочной железы, различные воспаления кожи, быстрая утомляемость и т. д. Сывороточные белки (альбумины и глобулины) обладают ценнейшими биологическими

свойствами, они содержат оптимальный набор жизненно необходимых аминокислот и с точки зрения физиологии питания приближаются к аминокислотной шкале «идеального» белка, т. е. белка, в котором соотношение аминокислот соответствует потребностям организма. Содержащиеся в сыворотке полипептиды также используются при построении белков организма. Таким образом, творог с увеличенным содержанием сывороточных белков можно назвать ПФП. Сколько обогащенного белками творога в сутки должен съесть человек, для обеспечения хотя бы десятой части суточной потребности в них организма?

Как показывает примерный предварительный расчет, в периоды повышенного расходования организмом белков и кальция [2] человеку необходимо, в среднем, 100 г белков в день, следовательно, при употреблении уже примерно 63 г полужирного творога ПФП с 16%-ным содержанием белка или изделий из него преодолевается количественный минимальный 10%-ный барьер поставки в организм ФФПИ-белка.

Примеры использования сывороточных белков при производстве творога и сыров известны [3]. Это, прежде всего, технологии, основанные на ультрафильтрации молока или сыворотки. Существует также технология производства альбуминного творога и альбуминных сырков, которые вырабатывают из под-сырной сыворотки кислотностью 14-18 °Т. Ее нагревают до 93 °С, вносят кислую сыворотку из расчета повышения кислотности до 30-35 °Т. Полученную таким образом, смесь выдерживают при температуре 93-95 °С в течение 1-2 ч, а затем охлаждают до 30-40 °С. Осветленную сыворотку осторожно сливают. Выделившиеся хлопья белка выкладывают в бязевые или лавсановые мешки для самопрессования в течение 3-4 ч (до содержания сухих веществ 26 %).

Магнитная обработка молока, по

сравнению с ультрафильтрационной и альбуминной технологиями, на несколько порядков дешевле, т.к. не требует дополнительных технологических линий, поэтому может быть конкурентоспособна.

Мы выбрали сычужно-кислотный способ изготовления полужирного творога ПФП, по следующим трём причинам:

1) При кислотном свертывании кальциевые соли отходят в сыворотку, а при сычужно кислотном сохраняются в сгустке. Это важно при производстве творога для детей, беременных женщин, кормящих матерей, для которых кальций особенно необходим.

2) При кислотно-сычужном способе, сравнительно меньше молочного жира из молочной смеси переходит в сыворотку.

3) Триглицериды молочного жира содержат более 40 видов жирных кислот, из которых 32 % - ненасыщенные (биологически более активные). Значительное разнообразие триглицеридного состава, в отличие от других жиров, является основной причиной, почему ну-трициологи, для указанных категорий лиц рекомендуют, включать в питание, преимущественно, полужирные молочные продукты [2], по сравнению с концентрированными жирными (сливочным маслом и спредами) и обезжиренными продуктами (за исключением людей, склонных к полноте).

При сычужно-кислотном способе свертывания молока сгусток формируется комбинированным воздействием сычужного фермента и молочной кислоты. Под действием сычужного фермента казеин на первой стадии переходит в параказеин, на второй - из параказеина образуется сгусток. Казеин при переходе в параказеин смещает изоэлектри-ческую точку с рН 4,6 до 5,2. Поэтому образование сгустка под действием сычужного фермента происходит быстрее, полученный сгусток имеет меньшую

кислотность, на 2-4 ч ускоряется технологический процесс. При сычужно-кислотной коагуляции кальциевые мостики, образующиеся между крупными частицами, обеспечивают высокую прочность сгустка. Такие сгустки лучше отделяют сыворотку, чем кислотные, так как в них быстрее происходит уплотнение пространственной структуры белка. Поэтому подогрев сгустка для интенсификации отделения сыворотки не требуется [4].

Основными задачами наших исследований на этом этапе были:

- оптимизация режимов магнитной обработки молока-сырья для производства ПФП творога: величины магнитной индукции, времени воздействия (большая эффективность воздействия левовращающего поля показана на предыдущем этапе);

- производство опытной партии творога с применением предварительного омагничивания молока при выбранных режимах в условиях низких геомагнитных возмущений;

- определение органолептических, физико-химических показателей опытного творога, сывороточных белков в сыворотке по сравнению с контролем;

- оценка изменения выхода готовой продукции;

- разработка технологии производства обезжиренного творога с использованием омагничивания молока на основании полученных экспериментальных данных;

- теоретическое обоснование процессов технологии, происходящих при использовании дополнительной стадии магнитной обработки молока, и их механизмов.

При решении первой из указанных задач были построены зависимости рН и вязкости молока от времени воздействия на него внешнего магнитного поля

(рис. 1) и от величины магнитной индукции поля (рис.2).

Анализ полученных зависимостей показал:

- наибольшее влияние на свойства молока оказывает поле с магнитным по -

а) б)

рис. 1. Зависимость рН (а) и вязкости, с молока (б) от времени воздействия на него внешнего электромагнитного поля 15мТ, с

а) б)

рис. 2. Зависимость рН (а) и вязкости, с молока (б) от величины магнитной индукции В, мТл при времени

воздействия 60 с

рис. 3. Исследование изменчивости вязкости молока, в условиях низкой геомагнитных возмущений,

Кр=2 (15.04.11 г., начало исследования в 13 ч 10 мин)

током 15 мТл по рН, и мТл по вязкости, для испытываемого аппарата Молмаг-1 (рис. 2);

- максимальное испытанное время омагничивания (80 с) показало наибольшие изменения в свойствах молока (рис. 1).

С учетом сильной зависимости вяз-

кости контрольного (необработанного внешним магнитным полем) молока (рис. 3) для производства опытной партии творога мы выбрали режим магнитной обработки 15 мТл, 80 с при прочих стандартных режимах [5].

рис. 4. Схема силовых линий в магнитном поле,

где:

В - сила магнитной индукции,

F - сила Лоренса,

V - направление скорости движения положительных частиц в магнитном поле.

где, 1, 2,3..30 - номер повторно-

сти исследования с разрывам во времени 3 мин

Органолептические и физико-химические показатели опытного творога (18.04.11 г., Кр = 1) соответствовали стандарту, при этом содержание сывороточных белков в сыворотке по сравнению с контролем уменьшилось на 40±1 %; а выход продукта увеличился на 0,5±1 %.

Теоретическое обоснование механизма действия магнитного поля на молоко сформулировано нами на основе:

- имеющихся гипотез других исследователей [6];

- полученных нами ранее данных по снижению рН и увеличению электропроводности молока при омагничивании;

- факта, что при производстве опытного творога, по сравнению с контролем быстрее происходит синерезис и отделение сыворотки.

Последнее из вышеуказанных положений говорит о том, что степень дис-перстности казеина при магнитной обработке несколько увеличивается. При левовращающемся магнитном поле механическое перемешивание молока магнитом с индукцией В происходит лево, а движение положительных зарядов по

касательной к силовой линии - вправо (рис. 4), что создаёт большую степень турбулизации по сравнению с одинаковым их вращением.

Полости воды имеют размер 140 пм. Ион водорода (протон) - 24 пм, гидроксид-ион - 142 нм. При магнитной обработке создаются микровихри и гидроксид-ионы вместе с другими, близкими по размеру, вследствие ламинарнотурбулентного перемешивания, попадают в меньшие по размеру полости воды.

Молоко состоит на 87 % из воды. Вода - очень слабый электролит с константой диссоциации Кд = 2-10-16. Значит, из 1 миллиарда молекул диссоциируют примерно 14,5 молекул. В 100 мл молока содержится около 2,6-1024 молекул воды и 3,8-1016 диссоциированных молекул (Н+ и/или Н3О+).

2Н2О « Н3О+ + ОН-;

Н3О+ « Н+ + он-.

Смещение прототропного равновесия вправо при магнитной обработке, и, соответственно, увеличение числа протонов в молоке может привести к увеличению количества коллоидного кальция

- сферических частиц 20-120 нм, обладающих связующим, цементирующим материалом для субмицелл казеина [7],

что ведёт к некоторому увеличению размеров мицелл казеина и улучшению си-нерезиса:

СаНРО4 + Н+ « [Са3(РО4)2]п. ионизированный кальций коллоидный кальций

Сывороточные белки в процессе пастерицации (контроль) и после па-стерицации, которой предшествовала магнитная обработка молока (опыт) подвергаются изменениям, которые несколько различаются. По-видимому, после омагничивания молока при его пастеризации, увеличивается количество сывороточных белков, присоединяющихся к казеину за счёт спинового переключения валентных электронов и пространственной переориентации активных групп обоих белков.

Дальнейшие перспективы разра-

ботки технологии производства творога ПФП с повышенным содержанием сывороточных белков и применением магнитных полей:

- испытания более длительного (свыше 80 с) электромагнитного воздействия 15 мТл;

- производство обезжиренного аналога творога ПФП для пожилых людей и испытывающих выраженную степень гиподинамии;

- подбор электромагнитного оборудования с аналогичными характеристиками для обработки молока в промышленных объемах;

- совмещение магнитной обработки молока с технологией производства творога по методу Махно, для более полного выхода продукта.

Список литературы:

Термины и определения в области пищевой и перерабатывающей промышленности, торговли и общественного питания. Справочник. / Т. Н. Иванова, В. М. Позняковский, О. А. Розанова, А. И. Окара - Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2007. - 397 с.

Донценко, В. А. Питание при беременности / В. А. Доценко, Е. А. Островская.

- СПб. : Нева, 2004. - 28 с.

Кунижев, С. М. Новые технологии в производстве молочных продуктов / С. М. Кунижев, В. А. Шуваев. - М. : ДеЛи Принт, 2004.

Липатов, И. Н. Производство творога: учебник. - М., 1980.

Технологическая инструкция по творогу. ГОСТ

Полянская, И. С. Магнитная обработка биологических систем : теоретические основы / И. С. Полянская // Тез. докл. научно-практич. конференции в рамках III Молочного Форума. - Вологда-Молочное : ИЦ ВГМХА, 2009.

Горбатова, К. К. Химия и физика молока / К. К. Горбатова. - СПб. : ГИОРД, 2003. - 188 с.

A.F. Starikova,

I.S. Polyanskaya,

V.I. Noskova,

E.Yu. Neronova

The production of functional curds with the application of the electro-magnetic milk treatment

Abstract: A functional food product is the food product made for the regular consumption in the food diets by all the age groups of the population. The article considers functional curds production with the application of the electro-magnetic milk treatment.

Keywords: curds production, electro-magnetic treatment