CC BY
43
УДК 637.142:637.146.4
Технология концентрированных молочных продуктов на основе жидкой молочной сыворотки
Гнездилова Анна Ивановна, доктор технических наук, профессор кафедры технологического оборудования
e-mail:[email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Музыкантова Анна Владимировна, аспирант кафедры технологического оборудования
e-mail:[email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Аннотация. Были выработаны образцы концентрированного молочного продукта с сахаром с частичной заменой СОМ и воды на жидкую творожную молочную сыворотку. В выработанных образцах исследовались реологические характеристики. Установлено, что продукт относится к псевдопластичным жидкостям с достаточно высоким корреляционным коэффициентом.
Ключевые слова: реология, касательное напряжение, эффективная вязкость, скорость сдвига, «ньютоновские» и псевдопластичные пищевые продукты.
Авторами [1, 2] разработана рецептура и выработаны образцы концентрированного молочного продукта с частичной заменой СОМ и воды на жидкую творожную молочную сыворотку. В результате установлено, что творожная сыворотка может быть использована в производстве концентрированных сладких молочных продуктов, так как разработанные продукты по физико-химическим, органо-лептическим и микробиологическим показателям качества в целом соответствуют требованиям нормативной документации на традиционное сгущенное молоко с сахаром. Молочную сыворотку необходимо вводить в количестве, замещающем не более 50% общего содержания воды в продукте, так как при превышении этого значения наблюдается существенное увеличение вязкости. Использование молочной сыворотке в производстве консервированных молочных продуктов позволит повысить их биологическую ценность, а также решить вопрос утилизации сыворотки и снижения загрязнения окружающей среды. Для промышленной реализации процесса выработки разработанного продукта необходима технология.
Цель данного исследования - разработка технологии концентрированных молочных продуктов на основе жидкой молочной сыворотки с учетом особенностей данного сырья.
Технологический процесс производства продукта с использованием творожной сыворотки состоит из следующих операций:
• приемка, хранение и подготовка сырья;
• тепловая обработка молочной сыворотки;
• смешивание жидких компонентов (воды и сыворотки);
• восстановление сухих компонентов (сухого обезжиренного молока);
• плавление и внесение сливочного масла;
• диспергирование;
• просеивание, внесение и растворение сахара;
• пастеризация смеси;
• охлаждение;
• внесение затравки лактозы;
• доохлаждение;
• упаковывание и маркировка продукта;
• хранение.
Сырье принимают по массе и качеству. Входной контроль качества сырья производят на соответствие стандартам и техническим условиям на каждый вид сырья. Условия и сроки хранения сырья, используемого для производства продукта, определяются действующими стандартами и техническими условиями.
Тепловую обработку молочной сыворотки проводят при температуре (72±2) °С с выдержкой 15-20 с. и последующим охлаждением до температуры (8±2) °С [3].
Восстановление сухих компонентов осуществляют в емкостном аппарате. В соответствии с рецептурой [1] в него последовательно заливают воду и предварительно пастеризованную молочную сыворотку, смесь подогревают до температуры 40-50 °С, вносят сухое обезжиренное молоко, перемешивают до полного растворения и выдерживают в течение 2 часов для набухания белков молока. В плавитель вносят молочный жир и плавят его при температуре 60- 65 °С. Затем расплавившийся молочный жир из плавителя переносят в смеситель и полученную смесь диспергируют при температуре 60-65 °С .
Перед внесением и растворением сахар просеивают и очищают от при-
месей. Далее сахар загружают через диспергатор в предварительно подогретую до температуры 80-85 °С смесь, которую перемешивают до полного растворения сахара. Смесь пастеризуется при температуре 85-87 °С в течение 10 мин.
Охлаждение продукта до 20 °С проводят со скоростью 1 град. в минуту. Для получения органолептически не ощутимых кристаллов лактозы в продукт при достижении температуры усиленной кристаллизации 37±3 °С вносят затравку из мелкокристаллической лактозы с размером кристаллов не более 4 мкм. Масса вносимой лактозы должно составлять не менее 0,02 % к массе продукта. Следует отметить, что температура внесения затравки определялась в соответствии с графиком [4], позволяющим корректировать температуру усиленной кристаллизации лактозы в продуктах с повышенным содержанием лактозы. Окончательное охлаждение продукта производят до 18-20 °С. Затем продукт направляют на упаковку. Хранят продукт при температуре 0-10 °С и относительной влажности воздуха не более 85 %.
Для органолептической оценки продукта, выработанного по описанной выше технологии, была проведена дегустация хранившихся в течение 14 месяцев образцов:
1 - концентрированного молочного продукта с сахаром без добавки творожной сыворотки (контроль);
2 - концентрированного молочного продукта с сахаром с добавкой творожной сыворотки в количестве, замещающем 50 % воды.
Для этого по каждому показателю использовалась десятибалльная шкала. Результаты балльной оценки для каждого образца по трем экспертам представлены в таблице 1. Данные органолептической оценки приведены в таблице 2.
Таблица 1 - Результаты балльной оценки образцов продуктов
Номер образца Показатели, балл
Внешний вид, цвет Запах, вкус, аромат Структура, консистенция
1 30 28 28
2 30 27 29
Таблица 2 - Характеристика органолептических показателей качества продуктов
Наименование показателей Контроль Концентрированный молочный продукт с добавкой творожной сыворотки в количестве, замещающем 50 % воды
Вкус и запах Сладкий, чистый с выраженным вкусом пастеризованного молока, без каких-либо посторонних привкусов и запахов
Консистенция Однородная по всей массе, без наличия ощущаемых органолептически кристаллов молочного сахара
Цвет Равномерный по всей массе, белый с кремовым оттенком
Экспертами было установлено, что внесение молочной сыворотки не оказывает существенного влияния на органолептические показатели качества и разработанный продукт не уступает по качеству традиционному продукту (контроль) (см. табл. 2).
Микробиологический анализ показал, что продукты соответствуют требованиям [5, 6] и содержат КМАФАнМ не более 2-104 КОЕ/г, БГКП в 1 г концентрированного молочного продукта с сахаром отсутствуют.
Для консервированных молочных продуктов наиболее важной органолепти-ческой характеристикой является консистенция, поскольку она влияет на расслоение продукта и, как показали авторы [7], на микробиологические показатели. В связи с этим в данной работе проведено исследование структуры двух образцов:
1 - концентрированного молочного продукта с сахаром без добавки творожной сыворотки (контроль);
2 - концентрированного молочного продукта с сахаром с добавкой творожной сыворотки в количестве, замещающем 50 % воды.
Исследование реологических характеристик продукта осуществлялось с помощью ротационного вискозиметра «Реотест-2» по методике [8]. На основании полученных данных были построены зависимости напряжения сдвига (т, Па) и эффективной вязкости (эф, Па) от скорости сдвига с-1) (рисунки 1-2). Зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига двух свежевыработанных образцов представлены на рисунке 1.
500
те
С
450
400
«350
1-4
и 300
ч
о -
250
¡150
К 200 Ю
Ы-
Г. ,
к 100
К 50
О
_ 2
^^ 1
20 40 60 80 100
Скорость сдвига, у, с"1
120
140
160
Рисунок 1. Влияние скорости сдвига на напряжение сдвига в свежевыработанных образцах концентрированного молочного продукта с сахаром: 1 - контроль; 2 - с добавкой творожной сыворотки.
Из анализа рисунка следует, что при введении в рецептуру жидкой творожной сыворотки возрастает вязкость и снижается текучесть продукта, особенно это выражено для процесса хранения. При этом линия, отображающая зависимость изменения напряжения сдвига от скорости сдвига для контрольного образца свежевы-работанного продукта, подчиняется линейной зависимости с достаточно высоким коэффициентом корреляции, что соответствует течению ньютоновской жидкости.
Для концентрированного молочного продукта с творожной сывороткой зависимость носит степенной характер с показателем степени т < 1, что соответствует течению псевдопластичной жидкости (табл. 3).
Таблица 3 - Уравнения зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига в образцах концентрированного молочного продукта с сахаром в процессе хранения
Наименование образца Уравнение Коэффициент корреляции
Свежевыработанный продукт
контроль т = 3,647 Y 0,996
с добавкой сыворотки т = 6,321 *Y0,866 0,999
Продукт после шести месяцев хранения
контроль т = 7,321 *Y0,826 0,992
с добавкой сыворотки т = 10,424 *Y0,797 0,999
Продукт после 14 месяцев хранения
контроль т = 11,121 *Y0,796 0,992
с добавкой сыворотки т = 13,224 *Y0,7141 0,999
Зависимость эффективной вязкости от скорости сдвига в свежевыработанных образцах представлены на рисунке 2.
Изменение эффективной вязкости в зависимости от скорости сдвига , подчинялось степенной закономерности [9]:
где К - коэффициент консистенции, значение которого соответствует
V = 1 С"-"
величине динамическои вязкости при Г 1 ^ : т - темп разрушения структуры.
О 20 40 60 ао 100 120 140 16
Скорость сдвига, Y, с-1
Рисунок 2. Влияние скорости сдвига на эффективную вязкость в свежевыработанных образцах концентрированного молочного продукта с сахаром: 1 - контроль; 2 - с добавкой творожной сыворотки.
Конкретные виды закономерности (1) для контрольного и опытного образцов в процессе хранения приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Уравнения зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига в образцах концентрированного молочного продукта с сахаром
Наименование образца Уравнение Коэффициент корреляции
Свежевыработанный продукт
контроль Пэф= 2,6239 Y 0,995
с добавкой сыворотки Пэф =6,881 Y -0,155 0,989
Продукт после шести месяцев хранения
контроль Г|эф = 7,623 y -0,175 0,991
с добавкой сыворотки Пэф = 9,725Y-0,203 0,979
Продукт после 14 месяцев хранения
контроль Пэф = 11,102 Y -0,187 0,969
с добавкой сыворотки Пэф = 23,210Y-0,212 0,989
Данные таблицы 4 подтверждают, что свежевыработанный концентрированный молочный продукт с сахаром без добавки сыворотки практически можно отнести к «ньютоновским» жидкостям. Концентрированный молочный продукт с творожной сывороткой следует отнести к псевдопластичным телам. Темп разрушения структуры возрастает как при введении молочной сыворотки в рецептуру, так и в процессе хранения. При введении сыворотки, а следовательно сывороточных белков происходит упрочнение структуры и отклонение поведения продукта от свойств «ньютоновской» жидкости, что согласуется с литературными данными [10, 11].
Выводы.
1. Разработана технология производства концентрированных молочных продуктов на основе жидкой творожной молочной сыворотки, которая не требует установки дополнительного оборудования.
2. Органолептическая оценка образцов разработанного продукта показала, что этот продукт не уступает по качеству контрольному образцу.
3. Исследованные образцы концентрированного молочного продукта с сахаром на основе жидкой творожной сыворотки относятся к псевдопластичным жидкостям, поэтому вязкость разработанных продуктов рекомендуется измерять на ротационном вискозиметре.
Список литературных источников:
1. Пат. РФ №2590686. МПК А 23 С 9/18. Способ производства молочного концентрированного сладкого продукта [Текст] / Гнездилова А.И., Музыкантова А.В., Виноградова Ю.В.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО ВГМХА имени Н.В. Верещагина (RU). - №2015140773; заявл. 24.09.2015 ; опубл. 10.07.2016, Б.И. № 19.
2. Гнездилова, А.И. Разработка сладких концентрированных молочных продуктов на основе жидкой творожной молочной сыворотки [Текст] / А.И. Гнездилова, С.Н. Липатникова, А.В. Музыкантова // Молочнохозяйственный вестник. -2016. - №3(23). - С. 75-78.
3. Храмцов, А.Г. Интенсивная технология молочного сахара [Текст] / А.Г. Храм-цов, И.А. Евдокимов. - М.: ДеЛи принт, 2004. - 277 с.
4. Гнездилова, А.И. Расчет температуры усиленной кристаллизации в сгущенных молочных консервах с сахаром и сухой деминерализованной молочной сывороткой [Текст] / А.И. Гнездилова, А.В. Музыкантова, Ю.В. Виноградова // Молочнохозяйственный вестник. - 2015. - №1(17). - С. 75-78.
5. ТР ТС 033/2013. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции».
6. ТР ТС 021/2011. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции».
7. Петров, А.Н. Практические аспекты использования системы органолептической оценки сгущенных молочных консервов с сахаром [Текст] / А.Н. Петров, А.Г. Галстян // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2007. - №12. - С. 66-69.
8. Инженерная реология жиросодержащих пищевых продуктов : учебное пособие [Текст] / В.А. Арет, Г.П. Забровский, Б.Л. Николаев, Л.К. Николаев // Санкт-Петербургский гос. ун-т низкотемпературных и пищевых технологий. - СПб., 2002. - 294 с.
9. Пирогов, А.Н. Методика определения вязкости молочных консервов на ротационном вискозиметре [Текст] / А.Н. Пирогов, Н.А. Пирогова, А.В. Шилов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2006. - №4. - С. 46-48.
10. Гнездилова, А.И. Изучение реологических характеристик консервированного молочного продукта с сахаром и солодом [Текст] / А.И. Гнездилова, Т.Ю. Шарова // Молочнохозяйственный вестник. - 2013. - №4(12). - С. 71-79.
11. Гнездилова, А.И. Реологические характеристики консервированного молочного продукта со сложным углеводным составом [Текст] / А.И. Гнездилова, Л.А. Куренкова // Молочнохозяйственный вестник. 2014. - №1(13). - С. 56-64.
References:
1. Sposob proizvodstva molochnogo kontsentrirovannogo sladkogo produkta [Way of sweet concentrated milk product development]. Patent RF, no.2590686, 2016.
2. Gnezdilova A.I. Development of sweet concentrated dairy products based on liquid curd whey. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2016, no.3 (23), pp.75-78. (in Russian)
3. Khramtsov A.G. Intensivnaya tekhnologiya molochnogo sakhara [Intensive milk sugar technology]. Moscow, DeLi print, 2004. 277p.
4. Gnezdilova A.I. Calculation of enhanced crystallization temperature in sweet condenseddairy cannedfoodanddrydemineralizedmilk serum.Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2015, no.1(17), pp.75-78. (in Russian)
5. Technical regulations of the Customs Union 033/2013. Technical regulations of the Customs Union "On safety of milk and dairy products".
6. Technical regulations of the Customs Union 021/2011. Technical regulations of the Customs Union "On safety of food products".
7. Petrov A.N. Practical aspects of using the system of organoleptic evaluation of
sweet condensed canned milk. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'ya [Storage and Processing of Agricultural Products], 2007, no.12, pp. 66-69. (in Russian)
8. Aret V.A., Zabrovskiy G.P., Nikolaev B.L., Nikolaev L.K. Inzhenernaya reologiya zhirosoderzhashchikh pishchevykh produktov [Engineering rheology of fat-containing food products. Manual.]. St. Petersburg, 2002. 294p.
9. Pirogov A.N. Method of determining canned milk viscosity with a rotational viscosimeter. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'ya [Storage and Processing of Agricultural Products], 2006, no.4, pp. 46-48. (in Russian)
10. Gnezdilova A.I. Study of rheological characteristics of sweet canned milk product with malt. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2013, no. 4(12), pp.71-79. (in Russian)
11. Gnezdilova A.I. Rheological characteristics of canned milk product with a complex carbohydrate composition. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2014, no. 1(13), pp.56-64. (in Russian)
Technology of concentrated milk products based on liquid
curd whey
Gnezdilova Anna Ivanovna, Doc. of Science (Technics), Professor of the Technological Dairy Equipment Chair
e-mail: [email protected]
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Muzykantova Anna Vladimirovna., post graduate of the Technological Dairy Equipment Chair
e-mail: [email protected]
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Abstract. Samples of sweet concentrated milk product with a partial replacement of skimmed milk powder and water on liquid curd whey are produced. Rheological characteristics have been investigated in the produced samples. It is established that the product belongs to pseudo-plastic liquids with quite a high correlation coefficient.
Keywords: Rheology, shear stress, effective viscosity, shear rate, "Newtonian" food, pseudo-plastic foods.
