Технология продуктов на основе желирования молочной сыворотки

15-05-2014, 11:15

Маркетинговые исследования рынка пищевых функциональных продуктов показали перспективность направления по производству фруктовых желированных продуктов из молочной сыворотки с полифункциональными ингредиентами. Сыворотка технологична в обработке, ее вкус хорошо сочетается со вкусом вводимых компонентов, и его можно регулировать в желаемом направлении.
Для создания продуктов на основе желирования молочной сыворотки С.Г. Козловым, в соответствии с результатами фундаментальных исследований, были разработаны методические решения по проектированию многокомпонентных продуктов, в основу которых положен принцип аналитической комбинаторики. Сущность принципов состоит в совокупности операций, направленных на физико-химические, коллоидные, технологические и иные изменения состава и структуры. Ниже приведены аналитические уравнения для вычисления критериев комбинаторики.
Критерий стоимости профилактической потребности незаменимого нутриента пищи, К, руб.:

Технология продуктов на основе желирования молочной сыворотки

где: μ — суточная потребность в незаменимом нутриенте, мг;
с — стоимость продукта, руб./кг;
2 — коэффициент, учитывающий, что профилактической дозой нутриента является содержание около половины от рекомендуемой нормы;
ω — массовая доля незаменимого нутриента в выбранном сырье для комбинирования, мг%;
к — коэффициент перевода г в кг.
Критерий повышения пищевой ценности, Kn:

где: ωп — массовая доля незаменимого нутриента в традиционном продукте, мг/100 г;
х — доза сырья для комбинирования, %;
остальные обозначения — как в формуле (19.1).
Критерий органолептики, Кор — условная шкала оценки органолептических свойств от 0 до 1 (за 1 принимаются органолептические показатели традиционного продукта).
Критерий технологичности, Кт:

где ∑εт0, ∑εт — продолжительность всех операций технологического процесса производства комбинированного и традиционного продукта, соответственно, ч;
v0, v — коэффициенты, учитывающие совмещение технологических операций комбинированного и традиционного продукта, соответственно.
Значения коэффициентов v0, v принимаем в зависимости от количества совмещений технологических операций, которые равны: при двух операциях — 0,98; при трех операциях — 0,95; при четырех операциях — 0,92; при пяти операциях — 0,89.
Критерий ограничения, К0:

где ∑φ — сумма массовых долей наиболее значимых рецептурных компонентов, %.
Ниже рассмотрено поэтапное использование принципов аналитической комбинаторики на примере создания ресурсосберегающих технологий новых видов гелеобразных продуктов на основе молочной сыворотки.
На первом этапе выясняют, какими функциональными свойствами должен обладать продукт. Так, наиболее дефицитными веществами рациона являются железо, йод, селен, кальций, полиненасыщенные жирные кислоты, витамины С, B1, B2, B6, E и др. Особенно неблагополучно обстоит дело с аскорбиновой кислотой, недостаток которой, по обобщенным данным, отмечен у 80-90 % обследуемых людей, а его глубина достигает 50-80 %. При решении данной технической задачи необходимо учитывать, что источники для комбинирования различаются разнообразными характеристиками. Например, некоторые виды сырья имеют высокую стоимость, но при этом содержат значительное количество необходимого для обогащения нутриента. Напротив, другие характеризуются низким содержанием требуемого нутриента, но сами являются доступными и дешевыми.
После этого вычисляют критерий повышения пищевой ценности. Полученные значения сравнивают с физиологической нормой. В зависимости от этого увеличивают или уменьшают дозу обогащающего компонента. Комбинированным является такой молочный продукт, в котором на долю молочного сырья приходится не менее 50%. Кроме того, нельзя увеличивать дозу добавки с одновременным ухудшением органолептических показателей продукта.
С этой целью определяют критерий органолептики, позволяющий оценить полученный результат и соотнести его с требованиями потребителей:
- Кор = 0,9-1,0 — продукт имеет органолептические показатели, близкие к аналогичным характеристикам традиционных продуктов;
- Kор = 0,8-0,9 — продукт имеет оригинальные органолептические показатели, не вызывающие негативного отношения потребителей;
- Kор = 0,7-0,8 — продукт имеет органолептические показатели, которые не вызовут отвержения у потребителей при их достаточной подготовленности, например, при осведомленности о его полезных качествах;
- Kop < 0,7 — комбинированный продукт имеет неудовлетворительные органолептические показатели.
В дальнейшем определяют оставшиеся два критерия, которые позволяют оценить возможность выпуска новой продукции в промышленных условиях. Критерий технологичности показывает, насколько длительность изготовления комбинированного продукта превышает длительность технологического процесса производства традиционного продукта, и позволяет установить целесообразность его выпуска на имеющемся оборудовании:
- при Kт = 0,9-1,0 комбинированный продукт имеет продолжительность технологического процесса, близкую к традиционным продуктам;
- при Kт = 0,8-0,9 комбинированный продукт имеет продолжительность технологического процесса, принципиально не отличающуюся от традиционных продуктов;
- если Кт < 0,8, то комбинированный продукт имеет продолжительность технологического процесса существенно более длительную, по сравнению с традиционным продуктом, что указывает на необходимость установки дополнительного оборудования или его модернизации.
На заключительном этапе определяют критерий ограничения, который показывает совокупность технологических свойств компонентов, входящих в рецептуру. Так для получения гелеобразных продуктов в состав рецептуры вводят гелеобразователь, сахарозу и ионы водорода, которые образуют единую полидисперсную структуру. При этом четвертым и пятым компонентом являются растительное сырье, а также дисперсионная среда, в которой распределены все компоненты рецептуры. Комбинируя соотношение компонентов рецептуры, с учетом их технологических свойств, допустимое отклонение наиболее важных компонентов традиционной рецептуры не должно быть более 10-15 %.
По ходу всего технологического процесса получения новых видов комбинированных продуктов доминирующим критерием должен быть критерии безопасности — бактериальная чистота и экологичность. По микробиологическим показателям данная группа продуктов должна соответствовать требованиям действующих СанПиН 2.3.2.1078-01 (индекс 1.2.1.6). По содержанию токсичных элементов, микотоксинов, антибиотиков, пестицидов и радионуклидов продукты должны соответствовать требованиям действующих СанПиН 2.3.2.1078—01 (индекс 1.2.1). Ниже приведена краткая характеристика желеобразных продуктов на основе молочной сыворотки, разработанных в соответствии с методической базой проектирования многокомпонентных систем.
Желе «Осенний вальс». Желе вырабатывают из молочной сыворотки, пектина, сахара, пюре (морковного, тыквенного, кабачкового, ранетного), лимонной кислоты, ароматических добавок. По физико-химическим и органолептическим показателям желе должно соответствовать требованиям, указанным в табл. 19.16.

Технологический процесс производства желе «Осенний вальс» осуществляется в следующей последовательности: приемка и оценка качества сырьевых компонентов; подготовка сухих компонентов; составление смеси; подогрев смеси; набухание смеси; пастеризация; регулирование pH; расфасовка, маркировка и упаковка; охлаждение и хранение.
Молочную сыворотку, сахар-песок, пектин, овощные и плодовые пюре принимают по количеству и оценивают качество согласно действующей нормативной документации на эти виды сырья. Пектин с сахаром перемешивают до образования однородной системы и заливают молочной сывороткой, которую берут в количестве 50 % от необходимой по рецептуре. Готовят смесь в емкостях типа ванн ВДП при температуре 10-15 °С при постоянном перемешивании до полного растворения сахара. Для набухания пектина смесь выдерживают в течение 40-60 мин. при 10-15 °С, а затем его растворяют путем нагревания до температуры 65-70 °С при постоянном перемешивании, чтобы избежать образования пригара. После полного растворения пектина смесь фильтруют. Подготовленные ингредиенты вносят в оставшуюся часть сыворотки при температуре 40-45 °С. Регулирование активной кислотности смеси (pH 4,4 + 0,1) проводят 50 %-ным раствором лимонной кислоты. Затем вносят ароматизатор, перемешивают до получения однородного по всей массе запаха. Полученную смесь пастеризуют при температуре (95 ± 1) °С без выдержки при постоянном перемешивании. Выбранный режим пастеризации обеспечивает не только инактивацию посторонней микрофлоры и ферментов, но и способствует формированию прочного геля. Охлаждение продукта осуществляют до температуры не выше (67 ± 2) °С путем подачи холодной (ледяной) воды в межстенное пространство емкостного аппарата. Расфасовывают продукт при температуре не ниже (67 ± 2) °С во избежание загустевания смеси. Упакованный продукт медленно охлаждают при комнатной температуре до 35-40 °С, затем направляют в холодильную камеру для доохлаждения до температуры не более 8 °С и желирования не менее 6-8 часов. Срок годности на предприятиях торговли при температуре 2-6 °С не более 18 суток с момента окончания технологического процесса.
Гелеобразные структурированные продукты из молочной сыворотки. При производстве этих видов продуктов в качестве структурообразователей применяют желатин или стабилизатор «Стабисол JT», которые вносят в подсырную или творожную сыворотку. «СтабисолJT» — многофункциональный стабилизатор на основе гуаровой камеди, желатина и модифицированного крахмала, который используют при получении пудингов и киселя.
Продукты структурированные выпускают в следующем ассортименте: желе на основе подсырной или творожной сыворотки с пшеничными зародышевыми хлопьями (ПЗХ); желе на основе подсырной или творожной сыворотки фруктовое, ягодное или цитрусовое; пудинг на основе подсырной или творожной сыворотки и сливок фруктовый, ягодный или цитрусовый; кисель на основе подсырной или творожной сыворотки фруктовый, ягодный или цитрусовый. По органолептическим и физико-химическим характеристикам продукты должны соответствовать требованиям, приведенным в табл. 19.17.

Технологическая схема производства продуктов включает этапы: сбор и очистку сыворотки; подготовку и внесение компонентов, регулирование pH; созревание и пастеризацию; упаковку, охлаждение, желирование, хранение и транспортирование.
Молочную сыворотку, полученную при производстве творога или натуральных сыров, собирают в промежуточную емкость. Все компоненты рецептуры (кроме ароматизаторов, красителей и ПЗХ) вносят в сыворотку с температурой 5-15 °С и выдерживают 1,5-2,5 ч. Пастеризацию смеси осуществляют при температуре 90-92 °С при постоянном перемешивании с выдержкой 3-5 мин, затем вносят ароматизатор, краситель, ПЗХ и перемешивают 3-5 мин. Смесь при температуре 72-76 °С упаковывают и охлаждают до 0-6 °С для проведения процесса желирования. Допускается глазировать в один или несколько слоев продукты глазурью, состоящей из сливочного масла с массовой долей жира 82,5 %; какао-порошка и сыворотки молочной в соотношении 10:2:88. Продукты должны храниться при температуре не более 2-6 °С в течение не более 48 ч с момента окончания технологического процесса, в том числе на предприятии-изготовителе — не более 18 ч.
Гелеобразные функциональные сывороточные продукты. Композиции растительного сырья для придания гелеобразным сывороточным продуктам функциональных свойств подбирали с учетом содержания в них витаминов, минеральных и других биологически активных веществ. В рецептурах использовали облепиху, смородину черную, смородину красную, черноплодную рябину, пшеничные отруби, пшеничные зародышевые хлопья и другие компоненты растительного происхождения, так как они, являются оптимальными при использовании в качестве сырья для гелеобразных продуктов.
Анализ критерия повышения пищевой ценности состава готовых продуктов показал, что они содержат различные биологически активные вещества, при этом учтены потери сухих веществ при обработке в количестве 10-20%, а витамина С — 60%. Степень удовлетворения организма биологически активными веществами колеблется от 10% суточной потребности до полного ее удовлетворения.
Технология изготовления функциональных сывороточных продуктов предусматривает все операции, как и для традиционных продуктов, с тем лишь отличием, что в сыворотку дополнительно вносят мелкодиспергированные растительные ингредиенты — продукты переработки злаковых и гомогенизированное растительное пюре со средним размером частиц не более 0,05 мм. В связи с тем, что растительные компоненты дополнительно оказывают отрицательное влияние на микробиологические характеристики, пастеризацию сывороточ-но-растительной смеси проводят при температуре 95-97 °С в течение 10 мин. Продолжительность хранения готовой продукции составляет не более 144 ч при температуре 2-6 °C.
Гелеобразные зерненые сывороточные продукты. Разработана технология зерненого продукта, обогащенного различными добавками с использованием гелеобразователей (желатина и агара). Продукт представляет собой однородные гранулы сферической формы с диаметром не более 5 мм. Сыворотку нагревают до 18-20 °C и в ней замачивают следующие ингредиенты: желатин на 60-70 мин. (в соотношении 1:8); агар, предварительно промытый проточной водой с температурой 10-15 °C, на 30-60 мин. (в соотношении 1:4); яичный порошок на 30 мин. (в соотношении 1:3). Яичную смесь после замачивания пастеризуют при температуре 63-65 °C в течение 30-32 мин.
Набухший агар нагревают до температуры 90-95 °С и выдерживают при данной температуре до полного растворения (10-15 мин.). Желатин подвергают нагреванию до температуры 75-80 °C и затем выдерживают в течение 10-12 мин. Затем растворы желатина и агара смешивают, подогревают до 90-95 °С и фильтруют. После фильтрации раствор гелеобразователей пастеризуют при той же температуре в течение 5-10 мин., охлаждают до 55-60 °С и смешивают с пастеризованной смесью яичного порошка. Зелень перед добавлением в основную смесь моют, измельчают и бланшируют при температуре 100 °С в течение 3-5 с. Готовую смесь охлаждают до 30-32 °С и загружают в рабочую камеру гранулятора, где и происходит формование зерен. Технологический процесс осуществляют в последовательности, приведенной на рис. 19.11.

Для расширения ассортимента зерненых продуктов изучали возможность использования в производстве различных вкусо-ароматических добавок (красного молотого перца и чили, соленых рыбных молок или креветок, укропа и петрушки, а также морковного и мясного пюре). Установленные физико-химические и органолептические показатели (табл. 19.18) учтены в нормативной документации.

Биологическая ценность таких изделий, показанная на примере зерненого продукта с зеленью «Весенний», довольно высокая (табл. 19.19).

Немаловажную роль для повышения биологической ценности играет использование в качестве одного из компонентов яичного порошка, а так же молочной сыворотки.
Желированные продукты «Оптималь» и «Натуралье» вырабатывают из молочной сыворотки, обогащенной пшеничными зародышевыми хлопьями, с добавлением лимонной кислоты и вкусоароматических добавок (кофе или какао). В качестве структурообразователя используется пектин. Физико-химические показатели желированных продуктов приведены в табл. 19.20.

Продолжительность хранения продукта при температуре (4 ± 2) °C не более 30 суток, в том числе не более 10 суток на предприятии-изготовителе.
Желе сывороточно-растительные. В предлагаемой технологии новых сывороточных продуктов заданного состава и свойств в качестве структурообразователя дополнительно используется метилцеллюлоза в концентрации 1,5%. Эффект образования структуры матрицы геля усиливается за счет полимерных соединений сыворотки (например, сывороточные белки обусловливали «сшивку» структуры). В качестве компонента гелеобразного продукта можно использовать ягодное сырье (черную или красную смородину, крыжовник), пюре огурца или щавеля, измельченные пшеничные зародышевые хлопья (ПЗХ) или пшеничные отруби (ПО). Технологическая схема представлена на рис. 19.12.

Измельченные пшеничные зародышевые хлопья или пшеничные отруби смешивают с ге-леобразователем и сахаром, перемешивают от 3,0 до 5,0 мин до образования мелкодисперсной системы. Свежие огурцы, щавель или ягоды протирают. В сухие компоненты вносят творожную сыворотку температурой 8-10 °С, затем нагревают до (20 ± 2) °С и оставляют в покое для набухания ее компонентов, далее, если необходимо, по рецептуре вносят пюре огурца, щавеля и ягоды. Смесь подвергают термической обработке при температуре (95 ± 1) °С без выдержки для желатина, картофельного крахмала, метилцеллюлозы, яблочного пектина; с выдержкой 20 с для агара и агароида при постоянном перемешивании. Смесь охлаждают до температуры 65-69 °С, затем осуществляют регулирование активной кислотности смеси 50 %-ным раствором лимонной кислоты до достижения значения pH (4,2 ± 0,2). Далее смесь расфасовывают и осторожно охлаждают до 35-40 °С. Доохлаждение продукта до температуры (4 ± 2) °С проводят в холодильной камере.
Для расширения ассортимента желе изучали возможность использования в рецептурах вкусоароматических добавок (ванилина, корицы, какао-порошка, кофе, ядер арахиса (сушеного), джемов апельсинового и вишневого, черноплодной рябины, мяты лекарственной). Технологии данных видов продуктов соответствуют процессу производства желе сывороточно-растительных, хотя имеются некоторые особенности. При изготовлении продуктов кристаллический ванилин, порошок корицы, кофе, какао-порошок добавляют в сухую измельченную смесь компонентов перед внесением в молочную сыворотку. Ядро арахиса измельчают до образования ореховой пасты, вишневый или апельсиновый джемы вносят в измельченную смесь компонентов и тщательно перемешивают в течение 3-5 мин.
Сывороточно-морковные желе «Полезное» и «Максимум». Эти виды желе вырабатывают из молочной сыворотки, пшеничных зародышевых хлопьев, сахара, желатина, крахмала, с добавлением лимонной кислоты и морковного пюре до 30%. Морковное пюре изготовляют из предварительно отваренной, очищенной и протертой до размера частиц не более 1 мм моркови. Особенностью технологии является использование линии переработки плодоовощного сырья на основе СО2-технологии. В течение всего технологического цикла сохраняются все термолабильные и биологически активные компоненты, так как непродолжительный процесс переработки (20-30 мин) проходит в инертной газовой среде при невысокой положительной температуре 10-25 °С. Морковное пюре вносят непосредственно перед пастеризацией при постоянном перемешивании. Пастеризацию проводят при 95-97 °С без выдержки. Органолептические и физико-химические показатели сывороточно-морковных желе приведены в табл. 19.21.

Использование в рецептурах сывороточно-растительных желированных продуктов пшеничных зародышевых хлопьев и морковного пюре позволило обогатить их тиамином, рибофлавином, токоферолом, p-каротином, пиридоксином, полиненасыщенными жирными кислотами — линолевой, линоленовой, макро- и микроэлементами — калием, кальцием, фосфором, магнием, железом, пищевыми волокнами. Продолжительность хранения при температуре 2-6 °С составляет не более 5 сут.
Фруктовые структурированные десерта с пектином на основе творожной сыворотки. В Кубанском ГАУ на базе НИИ «Биотехпереработка» разработаны рецептуры и технология новых фруктовых пектинсодержащих десертов на основе творожной сыворотки. В качестве фруктового сырья используют замороженные или свежие ягоды клюквы и ежевики, а также концентрированный сок ананаса. Пектин, используемый в качестве структурообразователя, не только формирует консистенцию, но и обладает радиопротекторными и детоксикационными свойствами. Технологическая схема производства включает следующие этапы. Очищенную от белка творожную сыворотку смешивают с питьевой водой в соотношении вода: сыворотка 3:0,75 и пектином в соответствии с рецептурой и направляют в емкость с рубашкой и мешалкой. Одновременно туда же подают фрукты, сахар и лимонную кислоту. Все компоненты перемешивают, нагревают до температуры 95-100 °С, выдерживают при этой температуре 5-10 мин., затем охлаждают до 40 °С и расфасовывают.
В готовом виде фруктовые десерты представляют собой желе с мягкой однородной консистенцией (с клюквой и ежевикой) и нежной — с ананасовым соком, В молочный десерт с ананасовым соком вносят p-каротин в целях повышения биологической ценности и придания продукту привлекательного внешнего вида. Фруктовые десерты рекомендуются для питания школьников и студентов как источник пищевых волокон, витаминов, антиоксидантов и минеральных веществ.