Подготовка белковой ферментированной молочной основы. Выбор растительных компонентов с целью регулирования биологической ценности кисломолочно-растительного продукта. Температурный режим сушки смесей. Биологическая и энергетическая ценность продуктов.
При низкой оригинальности работы "Исследование и разработка технологии кисломолочно-растительного продукта", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследований: обосновать выбор компонентов и разработать технологию подготовки белковой ферментированной молочной основы; изучить процесс структурообразования кисломолочно-растительного продукта и определить для него эффективную стабилизационную систему; определить способ продления срока хранения кисломолочно-растительного продукта; разработать технологию и нормативную документацию для производства кисломолочно-растительного продукта. На основе проведенных исследований разработана технология кисломолочно-растительного продукта с добавлением растительного пюре из моркови, свеклы или топинамбура, на эти продукты разработана нормативная документация (ТУ 9224-001-14923145-2003).Полученная БФМО соответствует тем параметрам, которые были определены на данном этапе работы и может быть использована для получения кисломолочно-растительного продукта. Разработка и освоение выпуска продуктов с комбинированной жировой фазой не только способствует реализации требований сбалансированности питания по жирнокислотному составу, но и имеет перспективу с позиции снижения ресурсоемкости производства. Анализ экспериментальных данных и их сопоставление с расчетными позволяет считать рациональным соотношение ВЖС и растительного масел 1:1, которое позволяет обеспечить в готовых продуктах соотношение НЖК:МНЖК:ПНЖК как 40:30:30, а также количество линолевой кислоты более 4 г в 100 г продукта, что является профилактической дозой, а при потреблении 200 г продукта обеспечивается суточная потребность в линолевой кислоте. В результате чего установлено, что сохранность микрофлоры в процессе термической обработки продуктов выше в кисломолочно-растительных смесях, по сравнению с контролем Данный факт можно объяснить тем, что добавляемые с овощными наполнителями пищевые волокна служат косвенным стимулятором роста микроорганизмов. На основании построения математических моделей, анализа графических зависимостей и уравнений регрессии установлены рациональные количества растительных компонентов используемых в технологии кисломолочно-растительных продуктов (рисунок 5): - пюре из моркови 15-20 %;Научно обоснован, с точки зрения геродиетики, компонентный состав кисломолочно-растительного продукта. Разработана технология подготовки белковой ферментированной молочной основы из обезжиренного молока с использованием трехвидовой закваски Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, Lactobacillus lactis и Lactobacillus helveticus; ферментного препарата СГ-50 в количестве 2 г на 100 кг обезжиренного молока и проведения процесса биоферментации с добавлением 2 % бакконцентрата «Бифилакт-Д» в течение 5-6 ч при температуре 37-38 °С. Откорректирован жирнокислотный состав кисломолочно-растительного продукта путем совместного использования высокожирных сливок и растительного масла (подсолнечного или кукурузного), что позволило, обеспечит в продукте рациональное соотношение НЖК:МНЖК:ПНЖК как 40:30:30. Установлено, что для кисломолочно-растительного продукта более эффективно использование «Стабисола JTL» в количестве 0,8 % от массы продукта.
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Рыбченко Т.В. Концентрированные молочно-белковые продукты с растительными наполнителями / Т.В. Рыбченко, Н.Б. Гаврилова // Вестник Семипалатинского государственного университета имени Шакарима. Семипалатинск, 2000. - № 1. - С. 95-98.
2. Рыбченко Т.В. Молочные белковые продукты с бифидобактериями / Т.В. Рыбченко // Актуальные проблемы сельскохозяйственного производства: Мат. межрегиональной науч.-практ. конф., 16-18 окт. 2001 г. Чебоксары, 2001. - С. 214-218.
3. Рыбченко Т.В. Актуальность проблемы разработки концентрированных молочно-белковых продуктов с растительными наполнителями / Н.Б. Гаврилова, Т.В. Рыбченко // Юбилейный сборник научных работ, ОМГАУ, г. Омск, 2002. - с. 30-33.
4. Рыбченко Т.В. Изучение процесса сушки комбинированных молочно-белковых продуктов для геродиетического питания / Н.Б. Гаврилова, Т.В. Рыбченко // Тез. междунар. симпозиума «Федеральный и региональный аспекты гос. политики а области здорового питания», г. Кемерово, 2002. - с. 159-161.
5. Рыбченко Т.В. Исследование биотехнологии концентрированного молочно-белкового продукта для специального питания / Т.В. Рыбченко, Н.Б. Гаврилова // Перспективы производства продуктов питания нового поколения: Сб. материалов междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 85-летию ОМГАУ, 9-11 апр. 2003 г. - Омск, 2003. - С. 123-125.
6. Рыбченко Т.В. Определение сроков хранения концентрированного молочно-белкового продукта для диетического питания / Т.В. Рыбченко // Перспективы производства продуктов питания нового поколения: Сб. материалов междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 85-летию Омского гос. аграрного ун-та, 9-11 апр. 2003 г. - Омск, 2003. - С. 125-127.
8. Гаврилова Н.Б. Разработка технологии кисломолочно-растительного продукта с регулируемым жирно-кислотным составом/ Н.Б. Гаврилова, Т.В. Рыбченко, Н.А. Драгун // III Междунар. науч.-практ. конф. «Социальные и экономические аспекты развития региона: потенциал, проблемы и перспективы», 9-10 окт. 2003 г. - Павлодар, 2003. - С. .
9. Гаврилова Н.Б. Перспективы производства молочно-растительных биопродуктов / Н.Б. Гаврилова, Е.В. Квочкина, Т.В. Рыбченко, А.Ж. Абдижанова, Г.С. Жунусова // V Междунар. науч.-практ. конф. «Пища. Экология. Человек», 22-23 окт. 2003 г. - М., 2003.
10. Рыбченко Т.В. Биотехнология подготовки белковой ферментированной молочной основы для геропродукта / Т.В. Рыбченко, Н.Б. Гаврилова // II Междунар. науч. конф. «Живые системы и биологическая безопасность населения», 22-23 окт. 2003 г. - М., 2003. - С. .
11. Гаврилова Н.Б. Технологии специальных молочных продуктов: современное состояние и перспективы: Аналитический обзор / изд. ОМГАУ. - Омск, 2003. - 60 с.
Размещено на .ru
Вывод
Подготовка белковой ферментированной молочной основы
На данном этапе работы была поставлена цель - разработать технологию получения БФМО. Для получения БФМО был использован кислотно-сычужный способ коагуляции. Исследования проводились в три этапа. На первом этапе (I серия) применялись ферментные препараты в количестве 1,0 г на 1000 кг обезжиренного молока. На втором этапе (II серия) экспериментальной работы было увеличено количество ферментного препарата, то есть, применен традиционный процесс кислотно-сычужного свертывания производства мягких и твердых сыров. Анализ экспериментальных данных показал, что в I и II серии опытов не удалось обеспечить в свежем продукте требуемое количество молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий. В третьей серии эксперимента, кислотно-сычужное свертывание провели в присутствии двух биообъектов: термофильных молочнокислых стрептококков и палочек. Полученную свежую белковую массу биоферментировали бакконцентратом «Бифилакта Д». Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Динамика общего количества клеток микроорганизмов и энергии кислотообразования в процессе в процессе биоферментации
Время биоферментации, мин Количество клеток микроорганизмов, КОЕ/г Титруемая кислотность, ?Т
Контроль Опыт общее количество микроорганизмов в том числе, бифидобактерий Контроль Опыт количество клеток процентное содержание от общего количества микроорганизмов
0 3,6·106 1,2·107 0,2·107 15 72 70
120 5,8·106 8,9·107 1,8·107 20 100 90
240 8,9·106 2,4·108 0,7·108 28 160 110
360 2,4·107 4,8·108 1,7·108 35 200 135
480 3,2·107 5,2·108 2,0·108 37 210 150
Анализ данных, приведенных на рисунке 2 и в таблице 1, свидетельствует об эффективности процесса биоферментации. Изучение процесса биоферментации позволило определить его основные параметры: температура - 37 °С, время - 6 ч.
Белковая ферментированная молочная основа имеет следующие показатели: массовая доля сухих веществ - (38±2) %, титруемая кислотность - 130-140 °Т, общее количество молочнокислой микрофлоры - 1,0-1,7·108 КОЕ/г, в том числе не менее 35 % бифидобактерий.
Полученная БФМО соответствует тем параметрам, которые были определены на данном этапе работы и может быть использована для получения кисломолочно-растительного продукта.
Регулирование жирнокислотного состава кисломолочно-растительного продукта
Разработка и освоение выпуска продуктов с комбинированной жировой фазой не только способствует реализации требований сбалансированности питания по жирнокислотному составу, но и имеет перспективу с позиции снижения ресурсоемкости производства.
При разработке состава жирового компонента были использованы методологические подходы к проектированию рецептур многокомпонентных продуктов третьего поколения обоснованные Н.Н. Липатовым.
Для корректировки жирнокислотного состава продукта были выбраны - сливки высокожирные (ВЖС) и масло растительное (РМ). Основываясь на расчетных показателях, с учетом рекомендации ученых о соотношении животных и растительных жиров 1:3, были исследованы шесть образцов, содержащих от 30 до 50 % РМ (подсолнечного либо кукурузного). В контроле жир представлен только ВЖС. Результаты исследований жирнокислотного состава образцов приведены на рисунке 2.
Рис. 2 - Диаграмма соотношения жирных кислот в опытных продуктах
Анализ экспериментальных данных и их сопоставление с расчетными позволяет считать рациональным соотношение ВЖС и растительного масел 1:1, которое позволяет обеспечить в готовых продуктах соотношение НЖК:МНЖК:ПНЖК как 40:30:30, а также количество линолевой кислоты более 4 г в 100 г продукта, что является профилактической дозой, а при потреблении 200 г продукта обеспечивается суточная потребность в линолевой кислоте.
Выбор растительных компонентов с целью регулирования биологической ценности кисломолочно-растительного продукта
При выборе растительных компонентов учитывалось их влияние на химический состав и органолептические показатели продукта, а также на жизнеспособность микрофлоры полизакваски. В качестве растительного компонента были использованы пюре из моркови, свеклы и топинамбура, сваренных на пару. Для повышения пищевой ценности и увеличения срока хранения продуктов их обогащали L-аскорбиновой кислотой в количестве 0,1 мг от массы пюре.
В ходе подбора оптимального состава кисломолочно-растительных продуктов, были исследованы рецептуры с содержанием жирового компонента 10 %, растительного - от 10 до 30 %. Контролем являлся молочно-жировой продукт без добавления растительных компонентов.
Анализ экспериментальных данных, показывает, что при увеличении доли растительных компонентов в кисломолочно-растительной смеси снижается общее количество белка и увеличивается количество углеводов и пектина. Также вносимые добавки оказывают существенное влияние на органолептику продуктов, особенно при внесении свыше 20 %
На следующем этапе исследования было изучено влияние растительных добавок на жизнедеятельность молочнокислой микрофлоры и бифидобактерий. Для проверки степени воздействия тепловой обработки на жизнеспособность клеток микроорганизмов все образцы термостатировали в течение 10-12 ч при температуре 45-50 °С. В результате чего установлено, что сохранность микрофлоры в процессе термической обработки продуктов выше в кисломолочно-растительных смесях, по сравнению с контролем Данный факт можно объяснить тем, что добавляемые с овощными наполнителями пищевые волокна служат косвенным стимулятором роста микроорганизмов.
Общее содержание живых клеток микроорганизмов в 1 г кисломолочно-растительной смеси, свежей и после термической обработки, при данном соотношении культур представлено в таблице 2.
После анализа полученных данных было установлено, что растительные компоненты оказывают стимулирующее влияние на жизнедеятельность молочнокислой микрофлоры закваски и бифидобактерий в концентрированной кисломолочно-растительной среде.
Таблица 2 - Общее содержание живых клеток микроорганизмов в 1 г кисломолочно-растительной смеси
Вид Общее микробное число, в 1 г кисломолочно-растительной смеси свежей после термической обработки
Смесь с морковным пюре 8,45·108 4,10·108
Смесь со свекольным пюре 7,00·108 3,50·108
Смесь с пюре из топинамбура 5,90·108 2,00·108
Контроль 8,20·107 2,00·108
Математическое моделирование процесса качественного и количественного выбора растительных компонентов
Новый продукт представляет многокомпонентную систему, но основное влияние на качественные показатели его оказывают основные компоненты: молочно-жировой и растительный.
Для объективности определения количественного и качественного состава кисломолочно-растительного продукта проведена математическая обработка результатов исследований. Целю данного этапа исследования было определить лучший из трех растительных компонентов и эффективные количества всех трех растительных компонентов.
Для достижения поставленной цели были построены математические модели и определены графические зависимости. Комплексный анализ опытно-экспериментальных данных позволил вывести уравнения регрессии с достаточной точностью описывающие взаимосвязь регулируемых и управляемых факторов. Уравнение регрессии, описывающее лучшие в каждой серии опыты (опыты 3, 7 и 13), приведены ниже: У = - 0,015·Х12 2,375· Х1 - 0,015·Х22 0,625·Х2 - 86,3
У = 3,688 - 0,036·Х1 0,036·Х3
У = - 0,013·Х12 2,068·Х1 - 0,013·Х42 0,506·Х4 - 74,65
На основании построения математических моделей, анализа графических зависимостей и уравнений регрессии установлены рациональные количества растительных компонентов используемых в технологии кисломолочно-растительных продуктов (рисунок 5): - пюре из моркови 15-20 %;
- пюре из свеклы 10-15 %;
- пюре из топинамбура 12-20 %.
Рис. 3 - Зависимость целевой функции от номера опыта
Определение структурообразующего компонента для кисломолочно-растительной продукта
Для улучшения хранимоспособности кисломолочно-растительных продуктов, являющихся поликомпонентными пищевыми системами, необходимо использование стабилизационной системы. В данном разделе поставлены задачи: перевести смесь компонентов в однородную массу и увеличить количество связанной влаги.
В ходе эксперимента было проведено сравнительное исследование двух стабилизационных систем («Палсгаард 5805» и «Стабисол JTL»). Было исследовано влияние вида и количества стабилизационных систем на формы связи влаги и активность воды. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что использование стабилизационных систем в рецептурах кисломолочно-растительных продуктов позволило довести содержание свободной влаги до минимального количества 1,0-1,5 %. Это свидетельствует о целесообразности их использования в технологии вышеназванных продуктов.
Объективным показателем, характеризующим структурообразующую способность стабилизационных систем, является эффективная вязкость. Результаты исследований этого показателя приведены на рисунке 4. На рисунке видна прямопропорциональная зависимость эффективной вязкости исследуемых продуктов от вида и дозы стабилизационных систем.
Все продукты, включая контрольный образец, были подвергнуты термическому воздействию (сушке) при температуре 50-55 °С в течение 10-12 ч. Анализ данных показал, что с увеличением количества стабилизационной системы, с 0,4 % до 1,0 % эффективная вязкость смеси возрастает, но при использовании доз стабилизационных систем 0,8 % и 1,0 % не установлено очень значительных различий в эффективности, как связывания свободной влаги, так и в увеличении вязкости кисломолочно-растительной смеси, то есть в упрочнении структуры продукта.
Рис. 4 - Зависимость эффективной вязкости от градиента скорости сдвига кисломолочно-растительных продуктов
Таким образом, в кисломолочно-растительных продуктах можно использовать стабилизационные системы типа «Палсгаард 5805» и «Стабисол JTL» в количестве 0,8 % от массы смеси.
Определение температурного режима сушки кисломолочно-растительных смесей
Молочные, как и многие другие пищевые продукты, относятся к скоропортящимся. В данной научно-исследовательской работе поставлена задача - путем проведения термической обработки формованного продукта - тепловой конвективной сушки при мягких режимах увеличить сроки его хранения до 3-4 месяцев при сохранении качественных показателей, в числе которых и жизнеспособные клетки молочнокислой микрофлоры и бифидобактерий. Для решения поставленной задачи необходимо установить рациональные размеры продуктов и режим сушки - температуру и продолжительность процесса.
Экспериментальным путем было определено, что оптимальной является удельная поверхность 3,16 см2/г, что и позволило рекомендовать размеры этого образца для формирования: низкий цилиндр с диаметром 3,0 см, высотой 1,2 см.
В ходе работы была изучена кинетика процесса сушки объектов. Анализ полученных данных показывает, что кинетика процесса сушки зависит от температуры. Так при температуре сушки 45 °С, на первом интервале исследования, снижение влажности продуктов было на величину: контроль - 17,5 %; опыт 1 - 10,0 %; опыт 2 - 10,3 %; опыт 3 - 10,7 %, то есть в опытных образцах сушка шла медленнее на первом этапе. Аналогичная картина наблюдалась и при температуре 50 °С и 55 °С. Это следует объяснить действием стабилизационных систем и пектина, которые упрочили связь влаги с сухим веществом продукта. Опытные образцы имели более мягкую, слегка рассыпчатую консистенцию.
Для определения рациональной температуры сушки, экспериментальные данные были обработаны методами математической статистики и математического анализа. При этом были определены графические и математические зависимости, характеризующие влияние температуры процесса сушки на ее продолжительность и качественные показатели готовых продуктов. По результатам проведенных расчетов была установлена зависимость целевой функции от номера опыта и значения целевой функции - опыты 4, 5, 6 (рисунок 5).
Рис. 5 - Зависимость целевой функции от номера опыта
Таким образом, установлена рациональная температура сушки продуктов с различными растительными компонентами - 50 °С.
Изучение качественных показателей кисломолочно-растительных продуктов в процессе их хранения. Обеспечение стабильности качественных показателей в процессе хранения является важным показателем. Кисломолочно-растительный продукт с пастообразной консистенцией исследовали в течение 20 сут хранения, с сухой консистенцией - до 60 сут, с периодичностью 5 и 15 сут соответственно. Температура хранения от 0 до 4?С. Динамика изменения массовой дои влаги и содержания живых клеток микроорганизмов приведены на рисунках 6, 7.
Рис. 6 - Массовая доля влаги в кисломолочно-растительных продуктах (пастообразной консистенции) во время хранения Рис. 7 - Количество живых клеток лакто- и бифидобактерий в кисломолочно-растительном продукте (пастообразной консистенции в процессе хранения)
Анализируя совокупность экспериментальных данных можно видеть, что опытные продукты, в рецептуры которых входят стабилизационные системы отличаются лучшей хранимоспособностью. Их можно реализовать в сроки до 20 сут, тогда как контрольный образец был снят с хранения через 15 сут.
Сушка кисломолочно-растительных продуктов позволила увеличить сроки их хранения. После высушивания устанавливается срок хранения до 45-60 сут при температуре 0-4 °С.
Определение пищевой, биологической и энергетической ценности кисломолочно-растительных продуктов
Реализация большинства требований, положенных в основу процесса разработки рецептур и технологии специальных продуктов на молочной основе для геродиетического питания позволила получить новые продукты, отличающиеся пищевой, биологической и энергетической ценностью.
Качественные показатели белка связаны с оценкой аминокислотного состава продуктов. Для более полной характеристики биологической ценности продукта было определено его количество в 100 г белка и рассчитан аминокислотный скор. Расчеты показали, что все незаменимые аминокислоты имеют скор выше 100 %, т.е. в новых продуктов нет лимитирующей аминокислоты.
Исследования готового продукта показали, что в нем имеется профилактическое количество таких особо важных для организма человека витаминов, как А, Е, D, С, макроэлементов K, Ca, Mg, Na, Р и микроэлементов - Fe, Mn, Cu и др.
В кисломолочно-растительных продуктах рассчитана их энергетическая ценность (таблица 6).
Таблица 3 - Пищевая и энергетическая ценность продуктов
Продукт Массовая доля, % Энергетическая ценность, ккал жиры белки углеводы
Кисломолочно-растительный продукт (пастообразный) 9,5±0,5 24,5±0,5 8,0±0,5 215-216
Кисломолочно-растительный продукт (сухой) 15,0±0,5 41,0±0,5 14,0±0,5 324-325 кисломолочный растительный продукт смесь
Таким образом, на основании проведенных исследований можно прийти к заключению, что кисломолочно-растительные продукты обладают требуемой для "здоровых" продуктов биологической, пищевой и энергетической ценностью.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
В результате проведенных экспериментальных исследований была разработана технология кисломолочно-растительного продукта с тремя различными наполнителями: пюре из моркови, свеклы и топинамбура.
Технологический процесс производства кисломолочно-растительного продукта состоит из следующих операций: производство БФМО кислотно-сычужным способом;
приготовление жирового компонента из ВЖС и РМ путем пастеризации (температура 90-92 °С) и гомогенизации при давлении 5-7 МПА;
составление смеси;
подготовка и внесение стабилизационной системы;
охлаждение продукта до температуры 0-4 °С;
фасовка;
маркировка;
хранение при температуре 0-4 °С и реализация.
Для увеличения срока хранения пастообразный продукт формуют и высушивают при 50 ?С до содержания влаги (25±1) % и фасуют.
Сроки хранения при температуре 0-4 °С: пастообразного кисломолочно-растительного продукта - 15 сут; сухого продукта - 60 сут.
Для практической реализации технологии кисломолочно-растительного продукта разработана нормативная документация (ТУ 9224-001-14923145-2003).1. Научно обоснован, с точки зрения геродиетики, компонентный состав кисломолочно-растительного продукта. Разработана технология подготовки белковой ферментированной молочной основы из обезжиренного молока с использованием трехвидовой закваски Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, Lactobacillus lactis и Lactobacillus helveticus; ферментного препарата СГ-50 в количестве 2 г на 100 кг обезжиренного молока и проведения процесса биоферментации с добавлением 2 % бакконцентрата «Бифилакт-Д» в течение 5-6 ч при температуре 37-38 °С.
2. Откорректирован жирнокислотный состав кисломолочно-растительного продукта путем совместного использования высокожирных сливок и растительного масла (подсолнечного или кукурузного), что позволило, обеспечит в продукте рациональное соотношение НЖК:МНЖК:ПНЖК как 40:30:30.
3. Подобраны растительные компоненты (пюре из моркови, свеклы, топинамбура), изучено их влияние на химический состав продукта: содержание белков, углеводов, пектина. Путем математического моделирования определено рациональное количество растительных компонентов 15-20 % от массы продукта.
4. Изучен процесс структурообразования поликомпонентной системы и определена степень влияния различных стабилизационных систем: «Палсгаарда 5805» и «Стабисола JTL». Установлено, что для кисломолочно-растительного продукта более эффективно использование «Стабисола JTL» в количестве 0,8 % от массы продукта.
5. Определен способ продления срока хранения кисломолочно-растительного продукта - конвективная сушка. На основании математического моделирования экспериментальных данных процесса сушки при различных температурных режимах, установлен рациональный режим сушки: температура - (50±1)°С, продолжительность - (20±1) ч.
6. Установлены сроки хранения кисломолочно-растительного продукта, при температуре 1 -4 °С: пастообразного - 15 сут; сухого - 60 сут.
7. Изучена пищевая, биологическая и энергетическая ценность кисломолочно-растительного продукта: общее количество свободных аминокислот составляет 18,288 г /100 г продукт, в их числе 9,365 г/100г продукта незаменимых; содержатся витамины А, ?-каротин, D, С, В1 В2, В3, В6, то есть в продукте обеспечен антиоксидантный комплекс А, Е, С; минеральные вещества К, Са, Mg, Na, P, Fe, Mn, Cu; энергетическая ценность пастообразного продукта 215-216 ккал, сухого - 324-325 ккал.
8. Разработана технология и нормативная документация для производства кисломолочно-растительного продукта и проведена ее промышленная апробация.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
