CC BY
89
УДК 637.223.6:637.143.2:636.1
Влияние температурного режима сушки на качественные показатели сухого кобыльего молока
The influence of temperature drying mode to quality indicators of dry mare's milk
Доцент A.A. Усупкожоева, (Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова) Кыргызско-Германский технический институт, тел.+996312548818 E-mail: [email protected]
доцент Р.Ш. Элеманова (Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова) кафедра технологии консервирования, тел. +996312561492 E-mail: [email protected]
Associate Professor А.А. Usupkozhoeva, (Kyrgyz State Technical University named after I. Razzakov) director of the Kyrgyz-German Technical Institute, tel. +996312548818 E-mail: anipka [email protected]
Associate Professor R.Sh. Elemanova (Kyrgyz State Technical University named after I. Razzakov) chair of technology of preservation, tel. +996312561492 E-mail: [email protected]
Реферат. Приведены данные по влиянию температурного режима процесса распылительной сушки на качественные показатели сухого кобыльего молока. Представлены результаты экспериментальных исследований по подбору оптимального режима сушки для максимального сохранения качественных показателей конечного продукта. Выявлено, что оптимальной температурой при проведении процесса сушки кобыльего молока является температура на входе в сушилку гв>;=180 °С, на выходе £Бых= 7(Н80 °С. Исследование качественных показателей при данном режиме сушки показало, что размеры частиц (более 68 %) составили 117-140 мкм, индекс растворимости составил 0,18 мл нерастворимого осадка в 50 мл восстановленного кобыльего молока, влага в сухом кобыльем молоке составила 3,8 % (при iBX=180 °С), что соответствовало всем требованиям стандарта. Кроме того, установлено, что правильная тепловая обработка кобыльего молока перед сушкой также влияет на качественные показатели сухого продукта. Наиболее оптимальной температурой пастеризации молока выбрана температура не более 60 °С.
Summary. The article presents data on the temperature effect on the spray drying process to quality indicators of dry mare's milk. Results of experimental research on selection of the optimum drying regime for maximum preservation of the quality parameters of final product. The sdudies revealed that the most optimal temperature for the process of drying mare's milk is the temperature at the inlet to the diyer fvx = 180 °C, at the outlet t„„ = 70^80 °C. Qualitive research at this drying regime showed that the particle size (» 68 %) was 117-140 pm, the solubility index was 0.18 ml of insoluble precipitate in 50 ml of reconstituted mare's milk, moisture in dry mare's milk was 3.8 % (fvx=180 °C), which met all the requirements of the standard. In addition, that the proper thermal treatment of mare's milk before diying also affects the quality of the dry product. More optimal temperature for pasteurization of milk is not more than 60 °C.
Ключевые слова: распылительная сушка, температурный режим, смачиваемость, растворимость.
Keywords: spray diying, temperature regime, wettability, solubility.
С) Усупкожоева A.A., Элеманова Р.Ш., 2017
В последнее время во многих странах ближнего и дальнего зарубежья растет популярность кобыльего молока. На протяжении долгих лет проводятся исследования свойств данного вида продукта, которые доказывают уникальность благодаря его специфическим и физическим свойствам [1].
Кобылье молоко является легкоусвояемым биологически активным видом продукта, благодаря которому оно имеет сходство с материнским грудным молоком. Как известно, кобылье молоко, как и материнское, относится к альбуминовому молоку, особенность которой заключается в легком переваривании и всасывании органами желудочно-кишечного тракта человека. Кроме того, кобылье молоко содержит разные виды витаминов (А, В1, В2, В6, В12, Е, РР), минеральных элементов (кальций, натрий, фосфор, калий, железо, магний, бром), необходимых для человеческого организма. Некоторых микроэлементов, содержащихся в кобыльем молоке, нет в других видах молочных продуктов, что делает продукт еще более уникальным.
В силу сбалансированности, легкой усвояемости и перевариваемости кобылье молоко широко применяется в лечении различных заболеваний желудочно-кишечного тракта и используется в режимах питания. Обычно курс лечения людей составляет не менее одного месяца. Так, как в зимний период происходит снижение надоев кобылиц, возникает необходимость в переработке кобыльего молока с целью обеспечения нуждающихся этим видом продукта круглый год [2].
В настоящее время актуальным является получение кобыльего молока в сухом виде. Как известно, существуют разные способы сутки молочных продуктов [3, 4]. По сравнению с другими видами сушки некоторыми преимуществами обладает распылительная сушка молочных продуктов. Это, прежде всего, связано с небольшой продолжительностью процесса сушки (от 15 до 30 с), при котором температура частиц высушиваемого продукта в камере сушильного устройства равна температуре испарения чистой влаги [5].
При распылительной сушке процесс происходит мгновенно, что позволяет получить высококачественный сухой продукт [6]. Кроме того, при применении такого метода исключается окисление, денатурация белков. Однако важным является то, что для каждого отдельного вида продукта должны быть подобраны оптимальные режимы сушки. Качественные показатели сухого продукта, главным образом, зависят от правильного подбора температурного режима сушки, а также правильного режима тепловой обработки кобыльего молока перед сушкой.
Приведены результаты исследований по подбору оптимального температурного режима с целью получения сухого кобыльего молока с хорошими качественными показателями, отвечающими требованиям стандарта. В ходе проведения экспериментальных исследований изучено влияние температурного режима на показатели качества готового сухого продукта как перед сушкой, так и во время ее проведения.
Основным материалом исследования являлось кобылье молоко, пищевая ценность которого на 100 г продукта составляла: вода - 89,90 г; белки всего -2,60 г, казеин - 1,40 г, глобулин и альбумин - 1,20 г, лактоза - 5,70 г, жир -1,20 г, а также 0,60 г микроэлементов и витаминов. Кобылье молоко по составу отличается от коровьего и очень сходно с женским грудным молоком. Жирность кобыльего молока ниже жирности грудного женского молока и коровьего, но по качеству и составу жир кобыльего молока ближе к жиру женского грудного и резко отличается от жира коровьего молока. По составу белка кобылье молоко, так же как и женское грудное, является альбуминовым.
Определение основных компонентов, витаминов кобыльего молока осуществлялось на универсальном экспресс-анализаторе «МилкоСкан FT 120», «HRLC - LC-240» (Perkin-Elmer, Ueberlingen, Германия), жидкостном хроматографе LC-10 фирмы «Shimadzu» (Япония) с градиентным насосом, термостатируемой ячейкой,
спектрофотометрическим детектором, колонкой Nucleosil С18 150x4,6 мм (Macherey-Nagel, США). Распылительная сушка проводилась на приборе Mini Spray Dryer В-290 в лаборатории Берлинского технического института. Пробы взвешивались весами WA ЕМВ 2200-0 (Германия). Влагосодержание в продуктах определялось прибором «Feuchtmesser Sartorius МА-30» (Германия).
Определение размеров частиц порошкообразного продукта осуществлялось на приборе «Laserpartikelmesser LA 950» (Horiba Ltd, Япония).
Как известно, коровье молоко необходимо пастеризовать в обязательном порядке как при его употреблении, так и при производстве из него различных молочных продуктов. Это, прежде всего, связано с тем, что в коровьем молоке иногда можно обнаружить туберкулезные палочки. В данном случае молоко пастеризуется при температуре более чем 85 °С с выдержкой от 5 до 15 мин. В отличие от коровьего молока в кобыльем молоке не бывает туберкулезных палочек, так как организм лошади резистентен к туберкулезу, что повышает эффективность противотуберкулезной вакцинации у детей.
Для проведения экспериментальных исследований и подбора оптимальной технологии сушки подобрана технология сухого кобыльего молока, которая состоит из технологических операций, часть из которых является общей для всех видов сухих молочных продуктов (рис. 1).
В ходе проведения экспериментальных исследований было изучено влияние тепловой обработки на состав и органолептические показатели кобыльего молока до проведения процесса распылительной сушки. Тепловая обработка, то есть нагревание, проводилось до соответствующих температур для уничтожения патогенных бактерий. При этом состав и органолептические показатели должны были изменяться незначительно.
Рис. 1. Технологическая схема производства сухого кобыльего молока
Свежее кобылье молоко подвергали разным режимам пастеризации. Даны результаты исследований с применением процесса пастеризации при температурных режимах, представленных в табл. 1.
Таблица 1
Температурные режимы пастеризадии кобыльего молока
Наименование образцов Температура, °С Время выдержки, мин
А 50 20
В 60 20
С 70 15
В 80 10
Е 90 5
Образцы кобыльего молока, подвергаемые процессу пастеризации, были исследованы по физико-химическим и органолептическим показателям (табл. 2,3).
Таблица 2
Физико-химические показатели пастеризованного кобыльего молока при различных режимах пастеризадии
Показатели Режим пастеризации, °С
50 60 70 80 90
Плотность, кг/ м3 1 031,52 1 032,23 1 033,41 1 034,82 1 039,22
Кислотность, °Т 5,51 5,52 5,24 5,45 5,67
Массовая доля жира, % 1,22 1,21 1.21 1,20 1,20
Массовая доля белка,% 2,60 2,42 2,21 2,15 1,99
Массовая доля лактозы, % 5,70 5,75 5,81 6,10 6,62
Таблица 3
Органолептические показатели кобыльего молока при различных режимах пастеризадии
Показатель Режим пастеризации
А, В С, В Е
Вкус и запах По вкусу приближено ко вкусу свежего кобыльего молока Сладковатый вкус с выраженным привкусом пастеризации Наиболее сладкий вкус с ярко выраженным привкусом пастеризации
Цвет Белый слегка с голубоватым оттенком Белый с голубоватым оттенком Белый с голубоватым оттенком
Консистенция Однородный Неоднородный с наличием небольших хлопьев белка Неоднородный с выраженным наличием хлопьев белка
Как видно из табл. 2, при режимах пастеризации А, В все показатели качества кобыльего молока сохранились, то есть они в целом соответствовали сырому кобыльему молоку. При режимах С, Б, Е наблюдалось значительное изменение физико-химических показателей. Особенно наблюдалось значительное увеличение плотности с повышением температуры пастеризации. Если при температуре пастеризации 50 °С плотность составляла 1031,52 °Т, то при температуре 90 °С она увеличилась до 1039,22 °Т, что говорит о влиянии температуры пастеризации на физико-химические показатели кобыльего молока.
По табл. 3, где представлены органолептические показатели качества кобыльего молока, видно, что лучшие показатели имеют образцы А, В, при данных которых сохраняются все свойства кобыльего молока. Как показывают результаты исследований, вкус, цвет, запах были схожи со свежим кобыльим молоком.
Исследование образцов С, О показало, что при этих режимах пастеризации происходит изменение органолептических показателей, то есть с повышением температуры появляется несвойственный сырому кобыльему молоку цвет, запах. Вкус становится сладковатым с привкусом пастеризации. Консистенция же показывает неоднородность с наличием небольших хлопьев.
В образце Е, при котором температурный режим высок (90 °С), вкус кобыльего молока становится намного слаще, чем в образцах С, О. При этом ощущается ярко выраженный привкус пастеризации, а консистенция представляет выраженную неоднородность с наличием хлопьев белка. Как видно из результатов проведения процесса пастеризации, при повышении температуры кобылье молоко теряет свои физико-химические и органолептические свойства.
Далее проводили распылительную сушку при 3 различных температурах на входе в сушилку: ¿,«1 = 120 °С, й,х2= 140 °С и ¿вхз=180 °С. Остальные параметры оставались без изменений. Температ}фа на выходе из сушилки не могла быть установлена заранее. Это зависело от входящей температуры, скорости подачи (табл. 4).
Таблица 4
Параметры распылительной сушки
Температура на входе в сушилку ¿Вх, °С 120 140 180
Температура на выходе ИЗ СуШИЛКИ tвыx, °С А ^паст- 50) 55 65 76
в (гиаст=б0) 56 65 75
С (гпаст=70) 54 66 74
Б (гпаст=80) 54 64 73
Е (£шст=90) 52 62 71
Скорость вращения 200 об/мин
Скорость подачи 10 мл/мин
Как видно из табл. 4, при разных температурах на входе в сушилку температура на выходе из сушилки зависела не только от входящей температуры, но и от других параметров распылительной сушилки, свойств кобыльего молока.
Полученные образцы сухого кобыльего молока А, В, С, Э, Е в зависимости от изменения температуры на входе в сушилку отличались между собой качественными показателями (рис. 1, 2, 3).
■ 1-Свх1 = 120°С
■ 2^вх2=14СГС 3 СвхЗ=180°С
Рис. 2. Сравнительная характеристика влагосодержания в сухом кобыльем молоке в зависимости от температуры на входе в сушилку и свойств молока после проведения пастеризации: 1 - образец А; 2 - образец В; 3 - образец С; 4 - образец Д- 5 - образец Е
Как видно из рис. 2, сравнительная характеристика влагосодержания в сухом молоке зависит от входящей в сушилку температуры, также от свойств поступающего молока на сушку. Так, при £вхз=180 °С влагосодержание всех образцов соответствует требованиям стандарта, то есть полученные образцы сухого продукта имеют влагу от 3,8 до 5,1 %. При £вх2=140 °С содержание влаги в готовом продукте увеличилось от 8,5 до 8,9 %, что не соответствует требованиям стандарта. При ¿вх1=120 °С наблюдается значительное увеличение влагосодержания в сухом продукте, значение которого в образцах составляет от 12 до 14 %.
На рис. 3 представлена зависимость размера частиц сухого кобыльего молока от температуры на входе в сушилку. Как известно, размер частиц сухого молока также является важным качественным показателем, так как от этого показателя зависит смачиваемость, растворимость сухого молочного продукта и длительность хранения.
200
1-1вх1= 120 СС
2-tBx2=140cC
3-tBx3= 180 СС
Рис. 3. Заеисьимость размера частиц сухого кобыльего молока от температуры на входе в сушилку и свойств молока после проведения пастеризации: 1 - образец А; 2 - образец В; 3 - образец С; 4 - образец D; 5 - образец Е
Как видно из рис. 3, температура на входе в сушилку сильно влияет на размеры частиц сухого продукта. Так, при iBXi = 120 °С размеры частиц в зависимости от вида образца колебались от 162 до 187 мкм 45 %). При iBX2=140 °С сухие образцы кобыльего молока имели частицы размером от 125 до 162 мкм 57 %). При tBx3=180 °С частицы имели меньший размер в образцах А, В (-68 %), С, D 60 %), а образец Е имел частицы размером более 160 мкм (« 58 %при температуре 180 °С). Чем ниже была температура на входе в сушилку, тем заметнее наблюдалось налипание недовысушенных частиц на стенках сушилки, что в дальнейшем повлияло на выход готового продукта. Он был ниже.
Так как частицы сухого молока размером 130-150 мкм лучше смачиваются, то хорошую смачиваемость показали образцы А, В, С, D, полученные при iBX3=180 °С. Известно, что смачиваемость напрямую зависит от наличия свободного жира, а наличие свободного жира от влаги в сухом продукте, которая должна быть до 5 %. Плохую смачиваемость показали все образцы, полученные при: iBXi=120 °С, tBX2=140 °С, так как при них влагосодержание в продуктах было более чем 5 %. В сухом кобыльем молоке с влагой более чем 7 % молочный сахар кристаллизовался, жир дестабилизировался и происходила денатурация белков. Кроме того, образовались меланоидины, которые достаточно плохо растворялись.
Индекс растворимости для образцов А, В составил 0,18 мл нерастворимого осадка в 50 мл восстановленного кобыльего молока (при íBX3=180 °С). Все образцы с влагосодержанием выше чем 5 % имели плохую растворимость.
Резюмируя вышеизложенное, можно сделать вывод, что температурный режим сушки оказывает большое влияние на качественные показатели сухого кобыльего молока. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что температура на входе в сушилку может повлиять на растворимость, смачиваемость, на выход и размеры частиц готового сухого продукта. Наиболее оптимальной температурой на входе в сушилку оказалась температура 180 °С. При данной температуре продукты получились высокого качества. При низких же входящих температурах качественные показатели сухого кобыльего молока не отвечали требованиям стандарта. Кроме того, в ходе исследований установлено, что тепловая обработка перед проведением процесса сушки также влияет на качественные показатели сухого кобыльего молока. Повышенная температура пастеризации привела к изменению физико-химических показателей молока, а это, в свою очередь, повлияло на качественные показатели готового сухого кобыльего молока. Наиболее оптимальной тепловой обработкой перед сушкой оказались температурные режимы пастеризации 50, 60 °С. Образцы, полученные при данных режимах обработки, показали хорошие качественные показатели.
Таким образом, данные исследования позволили подобрать оптимальные температурные режимы сушки и тепловой обработки кобыльего молока, позволяющие получать высококачественный сухой молочный продукт.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гладкова, Е.Е. Кумыс - лечебный напиток. Свойства и технология производства [Текст]/ Е.Е. Гладкова. - Дивово, 2005. - С. 10-17.
2. Ахатова, И.А. Молочное коневодство [Текст]/ И.А. Ахатова.- Уфа, 2004. -С. 56-148.
3. Weber, Н. (Hrsg.). Milch und Milchprodukte. -Berlin: Einband fest, Auflage 2006. - 492 Seiten.
4. Der Milch- und Molkereitechnik. - Essen: Verlag Th.Mann GmbH, 2012. -464 Seiten.
5. Усупкожоева, A.A. Применение пневмоцентробежного способа распыления для получения сухого молока 25 % жирности [Текст] / A.A. Усупкожоева / / Вестник БГСХА. - 2016. - Т. 45. - № 4. - С. 101-108.
6. Патент KP 705. Устройство для распыления растворов и суспензий /A.A. Усупкожоева, С. В. Кочнева. - Бишкек: Кыргызпатент, 2014.
REFERENCES
1. Gladkova Е.Е. Kumys - lechebnyy napitok. Svoystva i tekhnologiya proizvod-stva [Koumiss is a medicinal drink. Properties and technology of production], Divovo,
2005, pp. 10-17 (Russian).
2. Akhatova I.A. Molochnoe konevodstvo [Dairy horse breeding], Ufa, 2004, pp. 56-148 (Russian).
3. Weber, H. (Hrsg.). Milch und Milchprodukte. -Berlin: Einband fest, Auflage
2006. - 492 Seiten.
4. Der Milch- und Molkereitechnik. - Essen: Verlag Th.Mann GmbH, 2012. -464 Seiten.
5. Usupkozhoeva A.A. Use of a pneumatic centrifugal spraying method to produce 25% fat content of dry milk. Vestnic of BGSHA. - 2016. - T.45. - No. 4. - P. 101108.
6. A.A. Usupkozhoeva, S.V. Kochneva Ustroystvo dlya raspyleniya rastvorov i suspenziy [Device for spraying solutions and suspensions], Patent KR 705, 2014.
