CC BY
37УДК 637.146.21
Инновационный подход
к электрообработке кисломолочных напитков
И. М. ОСАДЧЕНКО, д-р хим. наук, профессор; И. Ф. ГОРЛОВ, д-р с.-х. наук, профессор, академик РАН; А.И. СИВКОВ, д-р с.-х. наук, профессор; Д.В. НИКОЛАЕВ, д-р с.-х. наук;Н.И. МОСОЛОВА, д-р биол. наук Поволжский НИИ производства и переработки мясомолочной продукции, г. Волгоград
Развитие молокоперерабатывающей отрасли идет по пути наращивания производства кисломолочных продуктов, что обусловлено их способностью стимулировать процесс нормализации энергобаланса организма человека, восполнения недостатка в минеральных элементах, витаминах, биологически активных нутриентах.
Кисломолочные продукты имеют сложную моле-кулярно-коллоидную структуру, которая довольно чувствительна к изменению кислотности. Сложность проблемы состоит в том, что попытка ее регулирования в кисломолочных продуктах с помощью активных реагентов в ряде случаев приводит к снижению вкусовых качеств.
К кисломолочным (продуктам) напиткам относят кефир, йогурт, простоквашу, ферментированные и прочие напитки [1].
Для выработки кисломолочных напитков используют молоко согласно ГОСТ 31449—2013 «Молоко коровье сырое. ТУ». При производстве кисломолочных напитков сырье (молоко) с различным массовым содержанием жира нормализуют, пастеризуют, вносят кисломолочную закваску, охлаждают, сквашивают, выдерживают до созревания, охлаждают, разливают, упаковывают и готовят к реализации.
Производство кефира в нашей стране ведется по ГОСТ Р 31454—2012 «Кефир. ТУ», при этом он может иметь жирность от 0,5 до 8,9 % (обезжиренный кефир — менее 0,5% жира), уровень титруемой кислотности от 85 до 130 °Т, белка 2,8 %, температуру хранения готового продукта 4±2 °С. Такой продукт, как йогурт ГОСТ 31981—2013, на выходе имеет следующие показатели качества: жирность — от 0,5 до 10,0% (обезжиренный йогурт — менее 0,5% жира); кислотность — 75—140 °Т; содержание белка не менее 3,2-2,8%.
Особо следует отметить, что при хранении кисломолочных напитков одним из негативных факторов является повышение их уровня кислотности, вызванное процессом образования молочной кислоты в результате химических превращений лактозы. Такие кисломолочные продукты не рекомендуются к употреблению людям с повышенной кислотностью желудка.
В молочной перерабатывающей промышленности набирает рост тенденция к обогащению кисломолочных напитков рядом углеводов, белков, минеральными веществами, фруктовыми компонентами. Так,
известны исследования, направленные на обогащение кисломолочного напитка фруктовым компонентом, в результате которых получен молочно-фрукто-вый напиток за счет снижения показателя кислотности обрата и сыворотки с помощью электрообработки и смешивания их с соками [2].
Кислотность кефира достигает 130 °Т.
Однако проблема снижения уровня кислотности кисломолочных напитков изучена недостаточно.
Цель работы — повышение качества кисломолочных напитков с помощью снижения титруемой кислотности и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) за счет обработки в поле электрического тока в катодной камере диафрагменного электролизера (доступного оборудования).
Материал и методы. Для проведения лабораторных исследований кисломолочные напитки подвергались подогреву до температуры от 20 до 25 °С. Электрообработку кисломолочных напитков проводили на установке типа «МЕЛЕСТА» (г. Уфа) с диафрагменным электролизером и выпрямителем с усовершенствованными элементами [3].
Установка такого типа включает электролизер вертикального типа из пищевой пластмассы общим объемом около 1 дм3 и выпрямитель. Катод изготовлен из нержавеющей стали, анод — типа ОРТА (окисно-титанорутениевый анод), площадь поверхности каждого электрода — 5 см2. В качестве диафрагмы использовали материал из пластмассовой ткани. Соотношение объемов католита и анолита составляет 2 : 1 (660 : 330 мл3). Малый объем представляет собой съемный стакан с диафрагмой.
Измерение активной кислотности рН и ОВП, мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения проводили с помощью иономера «Нитрон» (Россия).
Для проведения обработки выбрали кисломолочные напитки с жирностью 1,0-2,5%. Выбор пал на кисломолочные напитки с пониженным уровнем жирности в связи с тем, что они лучше проводят электрический ток за счет более высокой электропроводности при снижении расхода электроэнергии.
Электрообработку проводили при температуре 20...25 °С, плотности тока 0,08-0,11 А/см2 с напряжением 38-39 В при пропускании 0,15-0,20 А-ч электричества на 1 л католита и анолита. После проведения электрообработки напиток-католит объемом католи-та 330 мл (анолит 660 мл) сливали, перемешивали до
однородной массы, выдерживали примерно от 1 до 2 ч при температуре 20...25 °С до созревания, анализировали по показателям качества согласно ГОСТ, охлаждали и хранили при температуре 2.8 °С.
В результате эксперимента получали кисломолочные напитки с пониженной титруемой кислотностью по сравнению с исходной и пониженным ОВП (-550.-600 мВ).
Отрицательный уровень ОВП указывает на высокие антиоксидантные свойства готового продукта и полезные качества для потребителя [4].
Результаты исследования и обсуждение. Для проведения экспериментальных исследований в примере 1 отбирали пробу кефира (330 мл с жирностью 1%) производства ООО «Любимый город», г. Камышин, Волгоградская область, и 660 мл электролит-раствора концентрации 1 г/л. Электрообработку проводили при плотности тока 0,08 А/см2 с температурой 20.25 °С и расходом электричества 0,17 А-ч на 1 л католита и анолита.
После окончания процесса электрообработки католит выливали в стакан, перемешивали до однородной массы, выдерживали 1,5 ч до созревания при температуре 20.25 °С. Определили показатели качества исходного кефира и обработанного (католита-ке-фира) при температуре 2.8 °С в течение 24 ч. Показатели полученных кефиров представлены в табл. 1.
Из данных табл. 1 видно, что качество обработанного кефира лучше: кислотность выше на 26 °Т, ОВП — на 67 мВ. При хранении показатели мало изменились.
В примере 2, как в примере 1, проводили электрообработку йогурта в катодной камере (производитель — «Коровка из Кореновки», Краснодарский край, ТУ 9222-1001-00419795-14). Показатели качества приведены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, качество йогурта улучшилось после электрообработки: рН возросло на 0,86 ед., ОВП снизилось на 297 мВ, кислотность — на 29 °Т. При хранении показатели мало изменились.
Таблица 1
Показатели качества кефира
Напиток рН ОВП, мВ Титруемая кислотность, °Т
Исходный кефир 4,28 +214 83
Католит-кефир 4,95 -583 57
После 24-часовой обработки
Исходный кефир 4,40 +338 87
Католит-кефир 4,80 -520 60
Таблица 2 Показатели качества йогурта
Напиток рН ОВП, мВ Титруемая кислотность, °Т
Исходный йогурт 4,36 +293 86
Католит-йогурт 5,22 -590 57
Исходный йогурт 4,31 +250 87
Католит-йогурт 4,65 -530 78
По результатам проведенных исследований получен патент RU 2592676.
В результате электрообработки в электрическом поле катодной камеры электролизера получены более высокие показатели качества кисломолочных напитков, по сравнению с исходными.
Согласно литературным данным электроотрицательный ОВП свидетельствует об антиоксидантных свойствах напитков.
Выводы. В результате электрообработки кисломолочных напитков получены продукты более высокого качества в сравнении с исходным вариантом за счет выгодных показателей по кислотности, ОВП и хранимоспособности готовых напитков.
Работа выполнена согласно теме АААА-А17-117-033-110-79-9.
Литература
1. Бредихин, С. А. Технология и техника переработки молока /С. А. Бредихин [и др.]. — М.: Колос, 2001. — 400 с.
2. Володин, Д. Н. Разработка технологии молочно-фрук-товых напитков с регулируемой кислотностью / Д. Н. Володин // автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Ставрополь, 2009.
3. Осадченко, И. М. Способ электроактивирования водных растворов солей натрия. Патент Яи 2548967 / И. М. Осадченко [и др.] // Заявка Яи № 2013129199 от 25.06.2013. Опубл. 27.12.2014. Бюл. № 36.
4. Осадченко, И. М. Способ электрообработки кисломолочных напитков. Патент Яи 2592676 / И. М. Осадченко [и др.] // Заявка Яи № 2015109187 от 16.03.2015. Опубл. 27.06.2016. Бюл. № 21.
References
1. Bredikhin S. A. Tekhnologiya i tekhnika pererabotki moloka / S. A. Bredikhin [et al]. M.: Kolos, 2001, 400 p.
2. Volodin D. N. Razrabotka tekhnologii molochno-fruktovykh napitkov s reguliruemoi kislotnost'yu / D. N. Volodin / / avtoreferat dis. ... kand. tekhn. nauk. Stavropol', 2009.
3. Osadchenko I. M. Sposob elektroaktivirovaniya vodnykh rast-vorov solei natriya. Patent RU 2548967 / I. M. Osadchenko [et al] // Zayavka RU no. 2013129199 ot 25.06.2013, opubl. 27.12.2014, byul, no. 36.
4. Osadchenko I. M. Sposob elektroobrabotki kislomolochnykh napitkov. Patent RU 2592676 / I. M. Osadchenko [et al] // Zayavka RU no. 2015109187 ot 16.03.2015, opubl. 27.06.2016, byul. no. 21.
инновационный подход к электрообработке кисломолочных напитков
Ключевые слова
йогурт; кефир; ОВП; титруемая кислотность; электрообработка; энергобаланс.
реферат
В статье подробно описан механизм электрообработки кисломолочных напитков с использованием диафрагменного электролизера. Цель работы — повышение качества кисломолочных напитков с помощью снижения титруемой кислотности и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) за счет обработки в поле электрического тока в катодной камере диафраг-менного электролизера. Для проведения экспериментальных исследований мы отбирали пробу кефира (330 мл с жирностью 1%) производства ООО «Любимый город», г. Камышин, Волгоградская область, и 660 мл электролит-раствора Na2SO4 концентрации 1 г/л. Для проведения экспериментальных исследований мы отбирали пробу йогурта (330 мл) (производитель — «Коровка из Кореновки», Краснодарский край) ТУ 9222-1001-00419795-14. Для проведения лабораторных исследований кисломолочные напитки подвергались подогреву до температуры от 20 до 25 °С. Электрообработку кисломолочных напитков проводили на установке типа «МЕЛЕСТА» (г. Уфа) с диафрагменным электролизером и выпрямителем с усовершенствованными элементами. Измерение активной кислотности рН и ОВП, мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения проводили с помощью иономера «Нитрон» (Россия). В результате проведенных исследований получены кисломолочные напитки (кефир- и йогурт-католит), обладающие более высокими качествами в сравнении с полученными по стандартной технологии.
Авторы
Осадченко Иван Михайлович, д-р хим. наук, профессор;
Горлов Иван Федорович,
д-р с.-х. наук, профессор, академик РАН;
Сивков Александр Иванович, д-р с.-х. наук, профессор;
Николаев Дмитрий Владимирович, д-р с.-х. наук;
Мосолова Наталья Ивановна, д-р биол. наук
Поволжский НИИ производства и переработки мясомолочной
продукции,
400131, г. Волгоград, ул. Рокоссовского, д. 6, [email protected]
innovative Approach to Electrical processing of Dairy Drinks
Key words
yogurt; dairy drink; ORP; titratable acidity; electrical processing; energy balance.
abstract
The article describes in detail the mechanism of the treatment of dairy beverages using diaphragm cell. The aim of this work is to improve the quality of milk beverages by reducing titratable acidity and redox potential (ORP) due to processing in the field of electric current in a cathode chamber of a diaphragm electrolytic cell processing. For carrying out experimental researches we selected a sample of dairy drink (kefir) (330 ml with fat content of 1 %) of production of LLC «Lyubimy Gorod», Kamyshin, the Volgograd region and 660 ml of an electrolyte solution of Na2SO4 concentration 1g/l. For experimental studies we selected a sample of yoghurt (330 ml) (manufacturer «Cow from Korenovka» Krasnodar Krai) TU 9222-1001-00419795-14. For laboratory studies, fermented milk drinks had been heated to a temperature of from 20 to 25 °C. Elec-troprocessing of milk beverages was carried out on the installation «MELESTA» (Ufa) with the diaphragm cell and rectifier with improved elements. The comparison of active acidity pH and ORP, mV, relative to the silver chloride electrode was carried out with the help of «Nitron» ionomer (Russia). As a result of the carried out researches sour — milk drinks (kefir-and yoghurt-catholyte) having higher qualities in comparison with received on standard technology are received.
Authors
Osadchenko Ivan Mikhailovich, Doctor of Chemical Sciences, Professor; Gorlov Ivan Fedorovich,
Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Academician of RAS;
Sivkov Alexander Ivanovich,
Doctor of Agricultural Sciences, Professor;
Nikolaev Dmitry Vladimirovich, Doctor of Agricultural Sciences;
Mosolova Natalia Ivanovna, Doctor of Biological Sciences
Povolzhsky Research Institute of Production and Processing
of Meat and Dairy Products,
6 Rokossovsky st., Volgograd, 400131, Russia, [email protected]
