Разработка концентрированного сладкого молочного продукта с комбинированным белковым и углеводным составом

В указе Президента предусмотрено создание и развитие современных технологий, в том числе на предприятиях пищевой промышлен­ности. Создание наилучших доступных технологий позволит применить систему экологического регулирования с целью минимизации негативного воздействия на окружающую среду.

Для молочной промышленности весьма актуальным является утилизация мо­лочной сыворотки, которая в настоящее время лишь на 20‒30% перерабатывается на промышленные цели. Кроме того, продукты на основе компонентов молоч­ной сыворотки являются полезными. Например, концентрат сывороточных белков (КСБ) содержит практически весь набор важнейших аминокислот, а, следователь­но, обладает высокой биологической ценностью.

Топинамбур и сироп топинамбура являются источником минеральных ве­ществ: калия, натрия, кальция, магния, железа, а также фосфора, кремния и др. Топинамбур – источник витаминов В, А, С и Е. В сиропе топинамбура содержатся органические кислоты: яблочная, янтарная и лимонная.

Благодаря концентрации в клубнях редких полимеров – фруктанов, приготов­ленный сироп является лидером среди аналогичных средств из сахарного тростни­ка, кукурузы, клена, агавы, меда. Сироп топинамбура ‒ это биологически актив­ный сахарозаменитель, показаниями для употребления которого являются такие проблемы со здоровьем, как: сердечно-сосудистые заболевания (гипертония, ате­росклероз, ишемия и др.); нарушение функционирования ЖКТ (снижение кислот­ности, язва, гастрит, колит, запоры и т. п.); сахарный диабет разных типов; онко­логические болезни; заболевания мочеполовой системы и др.

Особенность сиропа заключается в том, что его готовят при температуре 50–60°С. А это означает, что в его составе сохраняются все питательные вещества.

Целью работы является разработка рецептуры и технологии концентриро­ванного молочного продукта с частичной долей замены сухого обезжиренного молока на концентрат сывороточных белков и сахарозы на сироп топинамбура.

Для разработки рецептуры был спланирован двухфакторный двухуровневый эксперимент. Были выбраны факторы: доля замены СОМ на КСБ ‒ (Х1) и доля замены сахара сиропом топинамбура (Х2) и отклик – вязкость (У). Вязкость была выбрана на том основании, что при формировании консистенции консер­вированных молочных продуктов она является наиболее значимым параметром. Вязкость нормируется, например, для традиционного сгущенного молока с сахаром она должна составлять 3–15 Па·с.

Значения верхнего и нижнего уровней факторов в натуральном и кодирован­ном выражении приведены в таблице 1.

Таблица 1 ‒ Значения уровней и интервалов варьирования.

Затем был составлен план полного факторного эксперимента (ПФЭ) (таблица 2).

Таблица 2 – План ПФЭ в кодированном и натуральном выражении факторов.

Далее на основании плана ПФЭ были составлены варианты рецептуры выра­батываемого продукта (таблица 3).

Таблица 3 – Рецептура молочного концентрированного продукта 8,5 %-ной жирности в кг на 1000 кг готового продукта без учета потерь.

 Технология выработки молочного концентрированного продукта приведена ниже:

1.          Приемка компонентов;

2.          Восстановление сухого обезжиренного молока (40±2°С);

3.          Внесение расплавленного молочного жира (60±2°С);

4.          Внесение сахара (80±2°С);

5.          Пастеризация смеси (88±2°С; 10 мин);

6.          Охлаждение до 60±2°С, внесение сиропа топинамбура;

7.          Охлаждение до 34±3°С и внесение 0,02% затравки;

8.          Охлаждение продукта до 20±2°С;

9.          Фасование продукта;

10.       Хранение продукта (10±2°С;12 мес).

Методы исследования

Выработанные образцы продуктов хранят в течении 14 месяцев и анализиру­ют. Поскольку вязкость в значительной мере влияет на консистенцию готового продукта и в конечном итоге на его качество, был проведен эксперимент по из­мерению вязкости полученных образцов. Как показали результаты опроса потре­бителей, продукты с излишне жидкой или густой консистенцией не пользуются спросом. Вязкость измерялась вискозиметром Гепплера.

Результаты исследований

Результаты эксперимента, выполненные в трехкратной повторности, и их среднее значение ŷ представлены в таблице 4.

Таблица 4 ‒ Результаты эксперимента по вязкости, Па*с.

Оценка воспроизводимости полученных результатов осуществлялась с по­мощью критерия Стьюдента при коэффициенте надежности α =0,95. По­скольку неравенство tpасч. < tтабл. выполняется, следовательно, результаты статисти­чески воспроизводимы.

В качестве модели объекта исследования была принята линейная модель, в результате было получено уравнение:

y = 5,120 + 0,435 x1 -0,095·x2 +0,19 x1·x2

Проверка на адекватность полученного уравнения была проведена с помощью критерия Фишера. Полученная модель адекватно описывает объект исследова­ния.

Анализ модели показывает, что концентрат сывороточных белков несколько повышает вязкость, а сироп топинамбура в незначительной степени ее снижает. Совместное влияние КСБ и сиропа топинамбура оказывается несущественным.

Вязкость во всех опытах находится в пределах нормативных значений для традиционного сгущенного молока с сахаром, т.е. находится в пределах 3‒15 Па*с.

Для разработки нового вида продукта необходимо, чтобы этот продукт соот­ветствовал нормативным требованиям по всем физико-химическим и органолеп­тическим показателям качества в течение всего срока хранения. Поэтому были исследованы кроме вязкости линейный размер кристаллов лактозы, который измеряли с помощью микроскопа BIOLAR, показатель активной кислотности ‒ рН-метром марки МИ-150, массовую долю сухих веществ рефрактометрически, ак­тивность воды с помощью гигрометра Rotronic HygroPalm. Все опыты проводились в трехкратной повторности. При определении среднего линейного размера кри­сталлов проводилось измерение 100 кристаллов в направлении наибольшей оси согласно методу исследований, приведенному в ГОСТ 29245-91.

В результате проведенных исследований было установлено, что все образцы продукта в основном соответствуют требованиям, установленным технической до­кументацией. рН в контрольном и рабочем образцах изменялась в преде­лах погрешности измерений.

Средний линейный размер кристаллов возрастает в процессе хранения, как в контрольном, так и в рабочем образцах. Однако в рабочем образце он ниже на 20-25%, что позволяет улучшить качество продукта.

Активность воды в рабочих образцах ниже на 3‒7%, что свидетельствует о достаточно высокой хранимоустойчивости разработанного продукта. Данное об­стоятельство может положительно влиять на снижение микробиологической обсе­мененности в продукте в процессе хранения.

По органолептическим показателям продукты оценивались в соответствии с ГОСТ 31688-2012. Продукт имел вкус и запах: чистый, сладкий, с выражен­ным привкусом пастеризованного молока. Консистенция была однородная, вяз­кая по всей массе без наличия ощутимых органолептически кристаллов лактозы. Цвет ‒ белый с кремовым оттенком, равномерный.

Использование в составе продукта молочной сыворотки приводит к увели­чению биологической ценности продукта. Кроме того, как было установлено ав­торами, белки молочной сыворотки обладают антиоксидантной активностью.

Аминокислотный скор концентрированного молочного продукта с сахаром 8,5%-ной жирности, выработанного на основе сухого концентрата сывороточ­ных белков и сиропа топинамбура (опыт 4) в сравнении с контрольным образцом.

Лимитирующей аминокислотой и в контрольном об­разце, и в рабочем опыте (разработанном продукте) является лейцин.

На основании полученных данных были рассчитаны показатели биологиче­ской ценности по методике. Установлено, что коэффициент сбалансиро­ванности аминокислотного состава (КСАС) в рабочем образце на 18% выше, чем в контрольном. Это свидетельствует о повышенной биологической ценности раз­работанного продукта.

Разработка нового продукта позволяет придать продукту профилактиче­ские свойства за счет снижения содержания сахара.

Выводы:

1. Концентрат сывороточных белков повышает вязкость, а сироп топинамбу­ра в незначительной степени ее снижает.

2. Вязкость во всех опытах находится в пределах нормативных значений для традиционного сгущенного молока с сахаром.

3. Концентрат сывороточных белков и сироп топинамбура могут быть рекомен­дованы в производстве консервированных молочных продуктов с сахаром.

4. Разработка нового продукта позволяет расширить ассортимент молочных консервов, повысить их биологическую ценность и придать продукту профилакти­ческие свойства.

Источник: Журнал "Молочнохозяйственный вестник" - 2021 - 1(41) - с. 132-140