CC BY
42
УДК 637.147.2 DOI 10.52231/2225-4269_2021_3_180
Варианты гидратации казеината натрия при обогащении обезжиренного молока в производстве творога
Неронова Елена Юрьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии молока и молочных продуктов
e-mail: l.mkrtchan@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная академия имени Н.В. Верещагина»
Новокшанова Алла Львовна, доктор технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории пищевых биотехнологий и специализированных продуктов
e-mail: novokshanova@ion.ru
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»
Ключевые слова: казеинат натрия, обезжиренное молоко, содержание белка, творог
Аннотация. Исследованы длительный и ускоренный варианты подготовки обезжиренного молока (г. Вологда) при обогащении его казеинатом натрия (г. Москва) на технологические особенности производства и показатели творога. Новизна работы включает получение научных данных о составе, физико-химических показателях творога и отделяемой сыворотки при использовании разных способов внесения казеината натрия в обезжиренное молоко. В обоих вариантах для выработки творога использовали дозу казеината натрия 1% от массы смеси. Контролем служило обезжиренное молоко без казеината натрия. Состав модельных смесей, образцов творога и сыворотки определяли спектрофотометрическим методом. Титруемая кислотность опытных и контрольных образцов не превышала нормативное значение 240 °Т. Масса полученного творога в обоих опытных вариантах больше, чем в контрольных пробах, независимо от способа подготовки смеси. Влаж-
ность всех опытных образцов творога несколько ниже, чем в контроле. С учетом объема образовавшейся сыворотки, общее количество сухих веществ, перешедшее из обезжиренного молока в сыворотку, меньше в образцах, полученных при внесении казеината натрия, независимо от способа его подготовки.
Среди традиционных продуктов с повышенной пищевой плотностью и высокой биологической ценностью большой популярностью пользуется творог. Качественные показатели продукта и экономическая стабильность предприятия во многом зависят от выбора сырья. В производстве творога это непосредственно влияет на особенности технологии, точность нормализации смеси и соответствие готового продукта нормативной документации [1, 2].
Современный способ нивелировать колебания состава сырья и минимизировать отклонения состава творога от требуемых значений -использование казеината натрия [1, 3].
Казеинаты, предназначенные для использования в производстве пищевых продуктов, вырабатывают из обезжиренного молока, кислотного или сычужного казеина (сухого, свежеосажденного и казеина-сырца). Казеинат натрия нашел широкое применение в хлебобулочной, кондитерской, мясной и других отраслях пищевой промышленности.
В молочной промышленности известно об использовании казеината натрия при производстве модифицированных молочных продуктов. Например, имитация сыра, произведенного на основе растительного жира, казеината натрия, соли и воды, широко используется в изготовлении пиццы, соусов и гамбургеров, макаронных изделий, что приводит к значительной экономии по сравнению с использованием натурального сыра [4].
Добавление казеината натрия одновременно повышает питательную ценность и улучшает качество продуктов. Обладая гидрофильными свойствами, казеинат стабилизирует эмульсии, увеличивает водосвязывающую и жиропоглотительную способность, улучшает монолитность. На этом основании он применяется как стабилизирующая добавка для кисломолочных продуктов, при выработке плавленых сыров, как структурообразователь и в других случаях. В частности, есть отрывочные сведения об использовании казеината для повышения выхода готового продукта при выработке творога и сыра.
Однако данная информация недостаточно систематизирована, получена при использовании различных методологий, с использованием казеинатов разных производителей, а, следовательно, требует более
детального изучения [5, 6]. Также казеинат натрия может удорожать стоимость готового продукта.
Цель данной работы - исследование влияния способа подготовки казеината натрия в обезжиренное молоко на технологические особенности производства и показатели творога.
Новизна работы включает получение научных данных о составе, физико-химических показателях творога и отделяемой сыворотки при использовании разных способов внесения казеината натрия в обезжиренное молоко. В качестве основного сырья использовано обезжиренное молоко, получаемое в производственных условиях на АО «Учебно-опытный молочный завод» ВГМХА им. Н. В. Верещагина (г. Вологда). Казеинат натрия получали от производителя ООО «Тагрис» (г. Москва). Данный ингредиент имел характерный для казеината запах, по внешнему виду представлял собой сыпучий порошок светло-кремового цвета. Все сырье соответствовало требованиям безопасности Технических регламентов Таможенного союза [7, 8]. Физико-химические показатели казеината натрия, представленные в таблице 1, соответствовали требованиям стандарта [9].
Таблица 1 - Физико-химические показатели казеината
Наименование показателя Норма
Активная кислотность (рН) 6,2-6,9
Группа чистоты не ниже 2
Индекс растворимости - объем осадка на 1 г казеина, см3, не более 0,2
Производитель казеината натрия предлагает два основных способа его внесения в молоко: прямое внесение и приготовление концентрата казеина.
При прямом внесении казеинат натрия добавляют в молоко с помощью насоса-диспергатора, перемешивают смесь и оставляют на 12 часов для набухания белка в емкости при температуре 5 °С.
В случае приготовление концентрата, казеинат натрия диспергируют в подогретом до 40-45 °С обезжиренном молоке, оставляют для гидратации при этой же температуре на 1,5 часа. Затем смесь охлаждают и холодное набухание продолжают 3-8 часов. Подготовленный таким образом концентрат казеината натрия соединяют со смесью.
Предприятия, производящие молочные продукты, используют эти способы подготовки казеината по своему усмотрению.
Нами предложены и исследованы другие варианты подготовки обезжиренного молока при обогащении его казеинатом натрия, условно на-
званные длительный и ускоренный. В обоих вариантах для выработки творога использовали дозу казеината натрия, рекомендованную производителем, в количестве 1 % от массы смеси. Контролем служило обезжиренное молоко без казеината натрия. Общий объем модельных смесей для любого варианта составлял 2 л.
Предварительно обезжиренное молоко нагревали до 45 °С, в 1/3 его часть вносили казеинат натрия из расчета 1 % от всей массы обезжиренного молока. Диспергировали казеинат натрия в 1/3 массы обезжиренного молока в течение 5 мин с помощью миксера. Подготовленную таким образом смесь соединяли с остальным обезжиренным молоком.
При длительном способе подготовки готовые смеси охлаждали и оставляли набухать на 24 часа в режиме холодильной камеры (4±2) °С.
При ускоренном способе смесь обезжиренного молока с диспергированным казеином выдерживали 30 мин при температуре (43±2) °С.
Затем контрольные и опытные образцы обоих вариантов (длительного и ускоренного) пастеризовали при 78 °С с выдержкой 20 с и охлаждали до температуры сквашивания 28 °С.
Все образцы заквашивали производственной закваской БК-Углич-№ 4, приготовленной на обезжиренном молоке, и состоящей из лактококков и лейконостоков видов lactis/ Lactococcus lactis sub-sp. сremoris/ Lactococcus lactis subsp. diacetilactis и Leuconostoc lactis. Закваску вносили в количестве 5 % от массы смеси.
Окончание сквашивания определяли по образовавшемуся сгустку и титруемой кислотности.
Готовые сгустки разрезали на кубики с размером граней 2 см. Для интенсификации синерезиса системы нагревали до температуры 42 °С. Далее творог подвергали самопрессованию.
Состав модельных смесей, образцов творога и сыворотки определяли спектрофотометрическим методом с помощью Фурье-спектрометра производства компании ВЯиКЕЯ.
Для получения более точных результатов, учитывающих массу творога, содержание сухих веществ в смеси и массовую долю белка в твороге, выполнены корректирующие расчеты по следующим формулам.
Для объективного сравнения выхода продукта сделан пересчет экспериментальной массовой доли влаги в твороге к одинаковому значению 80% по формуле:
где М80% - масса творога, приведенная к массовой доле влаги, равной 80 %, кг;
Мпр - масса творога, полученная в ходе опытов, кг; В - массовая доля влаги в опытных образцах творога, %.
Определение коэффициента использования сухих веществ молочной смеси выполняли по формуле:
= свирмир
СВсмМсм
где СВпр - массовая доля сухих веществ в твороге, %; Мпр - масса творога, полученная опытным путем, кг;
СВсм - массовая доля сухих веществ в смеси, %. М - масса смеси, кг [96].
Аналогично, для оценки массовой доли белка состав творога приводили к одинаковой массовой доле влаги (80%) по формуле:
_ g^ÇlQQ -80) ¿80%- 100 _Bnp C3J,
где Б80% - массовая доля белка, приведенная к массовой доле влаги, равной 80 %, кг;
Бпр - массовая доля белка, полученная в ходе опытов, кг;
Впр - массовая доля влаги в опытных образцах творога, %.
Результаты титруемой кислотности контрольных и опытных образцов творога, полученных при разных способах подготовки казеината, представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 - Титруемая кислотность творога при разных способах
подготовки казеината натрия
Из данных рисунка видно, что титруемая кислотность опытных и контрольных образцов не превышала нормативное значение 240 °Т, рекомендуемое стандартом [10]. Однако при ускоренном способе титруемая кислотность была несколько выше.
Масса полученного творога в обоих опытных вариантах больше, чем в контрольных пробах, независимо от способа подготовки смеси. Результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Масса творога в контрольных и опытных образцах при разных способах подготовки казеината натрия
Способ подготовки казеината натрия Образец Масса творога, кг
Длительный Контроль 0,362±0,004
Опыт 0,436±0,006
Ускоренный Контроль 0,343±0,006
Опыт 0,417±0,005
Для объяснения этого факта выполнено сравнение физико-химического состава творога и технологических показателей сыворотки. Результаты представлены в таблицах 3, 4.
Таблица 3 - Физико-химические показатели контрольных и опытных образцов творога при разных способах подготовки казеината натрия
Способ подготовки казеината натрия Образец Жир Массовая доля, % Белок Влага
Контроль 0,41±0,03 17,50±0,1 75,0±0,5
Длительный Опыт 0,45±0,03 19,30±0,07 73,4±0,6
Ускоренный Контроль 0,41±0,05 17,54±0,1 75,8±0,5
Опыт 0,42±0,06 17,91±0,1 73,4±0,4
Как следует из таблицы, независимо от способа подготовки смеси, влажность всех опытных образцов творога несколько ниже, чем в контроле. Очевидно, это результат влагосвязывающей способности казеината натрия. При этом опытные образцы творога, полученные путем длительной подготовки, имели достоверно большую массовую долю белка. Хотя остальные образцы по показателю «массовая доля белка» не соответствовали требованиям стандарта [10], при ускоренном способе в опытных образцах творога наблюдали статистически значимое (p < 0,05) повышение массовой доли белка.
Масса полученного творога и содержание сухих веществ в нем не позволяют дать окончательное заключение о положительном влиянии казеината натрия на технологию продукта, поскольку кроме творога значительная доля сухих веществ исходного сырья переходит в отделяемую сыворотку. В связи с этим выполнены замеры объема, образующейся сыворотки и определено содержание сухих веществ в ней (табл. 4).
Таблица 4 - Характеристика сыворотки, полученной в производстве творога при разных способах подготовки казеината натрия
Состав смеси Образец Объем, л Массовая доля сухих веществ, %
Длительный Контроль 1,440±0,010 7,0±0,5
Опыт 1,490±0,015 5,5±0,3
Ускоренный Контроль 1,450±0,020 6,9±0,3
Опыт 1.520±0.015 5,6±0,4
По данным, представленным в таблице, заметно, что содержание сухих веществ в сыворотке, выделенной из опытных образцов меньше, чем в контрольных.
С учетом объема образовавшейся сыворотки, общее количество сухих веществ, перешедшеее из обезжиренного молока в сыворотку, как видно на рисунке 2, меньше в образцах, полученных при внесении казеината натрия, независимо от способа его подготовки.
12,000
щ- 10,080 10,005
¡3 10,000
т 8,000 &■ 6,000 I 4,000 ^ 2,000 0,000
Длительный Ускоренный
Название оси
■ Контроль иОпыт
Рисунок 2 - Общее количество сухих веществ, перешедшеее из обезжиренного молока в сыворотку при разных способах подготовки казеината натрия
Методом баланса, который применяют в продуктовых расчетах, вычислены масса творога, коэффициент использования сухих веществ смеси и массовая доля белка в твороге, приведенные к массовой доле влаги в твороге 80%, по формулам 1, 2 и 3, соответственно. Результаты расчетов представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Показатели творога, приведенные к массовой доле влаги в нем 80 %
Показатели, приведенные к массовой доле белка в твороге 80 %
Состав смеси Образец Масса творога, кг Массовая доля белка, % Коэффициент использования сухих веществ
молочной смеси
Длительный Контроль 0,453 14,0 0,512
Опыт 0,580 14,5 0,560
Ускоренный Контроль 0,415 14,3 0,470
Опыт 0,555 13,5 0,530
В условиях эксперимента получен ряд противоречивых данных. В абсолютном выражении статистически достоверно установлено ожидаемое повышение массовой доли белка в опытных образцах. При этом, данный показатель выше в случае длительной подготовки смеси.
В расчетах, приведенных к массовой доле влаги 80%, основной показатель - выход творога - лучше при использовании ускоренного способа подготовки казеината натрия.
Для уточнения данных и исследования выявленных отличий требуется продолжение работы, важность которой обусловлена необходимостью решения актуальных для промышленного производства творога и использования отечественных ингредиентов вопросов.
Литература:
1. Трифонов, И.Ю. Технологии новых белковых продуктов / И.Ю. Трифонов, И.С. Разумникова // Современные аспекты молочного дела в России. - Вологда: Департамент продовольственных ресурсов, торговли и услуг Вологодской области, 2007. - С. 65-66.
2. Попкова, Г.Ю. Творожные изделия и новые технологии / Г.Ю. Попкова, В.А. Могильный // Молочная промышленность. - 2008. - № 8. - С. 22-23. 2.
3. Клепкер, В.М. Использование белков молока при производстве творога и творожных изделий / В.М. Клепкер // Молочная промышленность. - 2008. - № 8. - С. 12-13.
4. Кравченко, Э.Ф. Об эффективной переработке вторичного молочного сырья / Э.Ф. Кравченко // Молочная промышленность. -2010. - № 12. - С. 66.
5. Влияние молокосвертывающего фермента на органолептиче-ские роказатели сыра / А.Н. Белов, А.Д. Коваль, Е.А. Авдонина, В.В. Ельчанинов // Молочная промышленность. - 2009. - № 1. - С. 22-24.
6. Влияние различных молокосвертывающих ферментов на процесс изготовления мягких сыров / Д.С. Мягконосов, И.Т. Смыков, Д.В. Абрамов [и др.] // Пищевые системы. - 2021. - Т. 4. - № 3. - С. 204208.
7. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции». Принят Решением Совета Евразийской экономической комиссии № 67 от 9 октября 2013 года.
8. Технический регламент Таможенного союза 021/2011 «О безопасности пищевой продукции». Утвержден решением Комиссии Таможенного союза № 880 от 9 декабря 2011 г.
9. ГОСТ 33920-2016. Казеинаты пищевые. Технические условия = Food casemates. Specifications : международный стандарт : издание официальное : введен впервые : введен 2017-09-01 / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. - М.: Стан-дартинформ, 2016. - 18 с.
10. ГОСТ 31453-2013. Творог. Технические условия = Tvorog. Specifications : межгосударственный стандарт : издание официальное : введен впервые : введен 2014-07-01 / Федеральное агентство по тех-
ническому регулированию и метрологии. - М.: Стандартинформ, 2013. - 10 с.
References:
1. Trifonov I. Yu., Razumnikova I. S. Technologies of new protein products. Sovremennye aspekty molochnogo dela v Rossii [Modern Aspects of Dairy Business in Russia]. Vologda, Department of Food Resources, Trade and Services of the Vologda Region Publ., 2007, pp. 65-66. (In Russian)
2. Popkova G. Yu., Mogifnyy V. A. Curd products and new technologies Molochnaya promyshlennost' [Dairy Industry], 2008, No. 8, pp. 22-23. (In Russian)
3. Klepker V. M. The use of lactoproteins in the production of cottage cheese and curd products. Molochnaya promyshlennost' [Dairy Industry], 2008, No. 8, pp. 12-13. (In Russian)
4. Kravchenko E. F. On the effective processing of secondary dairy raw materials. Molochnaya promyshlennost' [Dairy Industry], 2010, No. 12, pp. 66. (In Russian)
5. Belov A. N., Kovaf A. D., Avdonina E. A., Efchaninov V. V. Influence of milk-clotting enzyme on organoleptic characteristics of cheese. Molochnaya promyshlennost' [Dairy Industry], 2009, No. 1, pp. 22-24. (In Russian)
6. Myagkonosov D. S., Smykov I. T. , Abramov D. V., et al.Influ-ence of various milk-clotting enzymes on the process of making soft cheeses. Pishchevye sistemy [Food Systems], 2021, V. 4, No. 3, pp. 204-208. (In Russian)
7. Tekhnicheskiy reglament Tamozhennogo soyuza TR TS 033/2013 «O bezopasnosti moloka i molochnoy produktsii» [Technical Regulations of the Customs Union TR CU 033/2013 "On the Safety of Milk and Dairy Products."] Adopted by the Decision of the Council of the Eurasian Economic Commission No. 67 dated October 9, 2013. (In Russian)
8. Tekhnicheskiy reglament Tamozhennogo soyuza 021/2011 «<O bezopasnosti pishchevoy produktsii» [Technical Regulations of the Customs Union 021/2011 "On Food Safety"]. Approved by the decision of the Commission of the Customs Union No. 880 dated December 9, 2011. (In Russian)
9. GOST 33920-2016. Kazeinaty pishchevye. Tekhnicheskie uslovi-ya [State Standard 33920-2016. Food Caseinates. Specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 2016. 18 p. (In Russian)
10. GOST 31453-2013. Tvorog. Tekhnicheskie usloviya [State Standard 31453-2013. Cottage Cheese. Specifications]. Moscow: Standartinform Publ., 2013. 10 p. (In Russian)
Variants for sodium caseinate hydration by enrichment of skimmed milk in cottage cheese manufacture
Neronova Elena Yur'evna, Candidate of Science (Engineering), Associate Professor, the Department of Milk and Dairy Products Technology
e-mail: l.mkrtchan@mail.ru
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vologda State Dairy Farming Academy named after N. V. Veresh-chagin
Novokshanova Alla L'vovna, Doctor of Science (Engineering), Associate Professor, a leading researcher, laboratory for food biotechnologies and specialized products
e-mail: novokshanova@ion.ru
The Federal Research Centre for Nutrition, Biotechnology and Food Safety
Keywords: Sodium caseinate, skimmed milk, protein content, cottage cheese
Annotation. Long-term and accelerated variants for the preparation of skimmed milk (the city of Vologda) while enriching it with sodium caseinate (the city of Moscow) have been studied for the technological characteristics of cottage cheese production and indicators. The novelty of the work encloses obtaining scientific data on the composition, physicochemical parameters of cottage cheese and separated whey using different methods of sodium caseinate adding to skimmed milk. In both variants, a dose of sodium caseinate of 1% by weight of the mixture has been used to produce cottage cheese. Skimmed milk without sodium caseinate has served as a control variant. The composition of model mixtures, cottage cheese and whey samples has been determined by spectrophotometric method. The titratable acidity of the experimental and control samples has not exceed the standard value of 240 °T. The mass of the resulting cottage cheese in both experimental variants is greater than in the control samples, regardless of the method of preparing the mixture. The moisture content of all experimental samples of cottage cheese is slightly lower than in the control one. Taking into account the volume of whey formed, the total amount of solids transferred from skimmed milk to whey is less in samples obtained by adding sodium caseinate, regardless of the method of its preparation.
