CC BY
78
УДК 637.345
Разработка сладких концентрированных молочных продуктов на основе жидкой молочной сыворотки
Гнездилова Анна Ивановна, доктор технических наук, профессор кафедры технологического оборудования
e-mail: gnezdilova.anna@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Липатникова Светлана Николаевна, студентка технологического факультета
e-mail: svetlana.lipatnikova.93@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Музыкантова Анна Владимировна, соискатель кафедры технологического оборудования
e-mail: glushkova1987@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Аннотация. В лабораторных условиях способом рекомбинирования были выработаны образцы концентрированного молочного продукта с частичной заменой сухого обезжиренного молока и воды на жидкую творожную молочную сыворотку. В результате установлено, что разработанный продукт по физико-химическим и по органолептическим показателям качества в целом соответствуют требованиям нормативной документации на традиционное сгущенное молоко с сахаром. Использование жидкой творожной молочной сыворотки в рецептуре концентрированного молочного продукта с сахаром позволяет повысить биологическую ценность продукта.
Ключевые слова: концентрированный молочный продукт, сахар, сыворотка, вязкость, кристаллы лактозы, активная кислотность, активность воды.
На сегодняшний день в Вологодской области на молокоперерабатывающих предприятиях производится около 40 тыс. т творожной и подсырной сыворотки. По загрязняющей способности это эквивалентно примерно 10 млн. т бытовых сточных вод, что соответствует затратам более 100 млн. руб. на их очистку (на нейтрализацию 1 т сточных вод расходуется 10-100 руб). Кроме того, потери 40 тыс. т сыворотки эквивалентны потерям примерно 10 тыс. т цельного молока, что в денежном эквиваленте соответствует свыше 100 млн. руб. Доля промышленной переработки молочной сыворотки в Вологодской области по данным Департамента продовольственных ресурсов составляет менее 10 %, что намного ниже, чем по стране (22%). В нашей области в настоящее время сыворотка используется в основном на производство напитков. Таким образом, молочная промышленность нашей страны, в том числе Вологодской области, имеет достаточные резервы сыворотки, что указывает на актуальность поиска новых способов ее переработки. Одним из перспективных направлений использования сыворотки является молоч-ноконсервное производство.
В молочную сыворотку переходит около 50% сухих веществ молока, до 200 различных соединений, в том числе молочный жир, растворимые азотистые соединения и минеральные соли, лактоза, а также витамины, ферменты, органические кислоты и белки. Таким образом, сыворотка является источником ценных пищевых нутриентов, в том числе функциональных. При этом энергетическая ценность молочной сыворотки составляет треть энергетической ценности цельного молока, что очень важно, так как она является продуктом, обладающим максимумом биологической ценности при минимуме калорий, что является немаловажным в организации питания людей, страдающих избыточным весом. Продукты, полученные из сыворотки, имеют диабетическое и лечебное значение в питании людей. Это обусловлено свойствами ценных компонентов сыворотки в регулировании обменных процессов, в том числе пищеварения, за счет стимулирования секреции желудочного сока, желчи, нормализации функции печени, почек, кишечника, органов кроветворения [1]. Известны исследования по выработке молочных продуктов с использованием сухой деминерализованной молочной сыворотки СДМС [2-4], однако при этом из продукта будут исключены ценные минеральные компоненты.
Целью настоящей работы является разработка концентрированного молочного продукта (КМП) с сахаром с использованием жидкой творожной молочной сыворотки и исследование его показателей качества.
В соответствии с поставленной целью объектами исследования явились образцы КМП с сахаром, выработанные способом рекомбинирова-ния, в которые дополнительно вводилась жидкая пастеризованная творожная сыворотка. Для консервирования сыворотки была применена тепловая обработка: длительная (65 °С, 30 мин) или кратковременная(71 °С, 15 с). Затем сыворотка охлаждалась и хранилась при 10 °С. Режим охлаждения КМП моделировался в соответствии с требованиями технологической инструкции [5].
Рецептура разрабатываемого продукта 8,5% жирности с добавлением творожной молочной сыворотки в количестве, замещающем 50 и 100% воды в составе продукта, в сравнении с контрольным образцом (без сыворотки) представлена в таблице 1.
Таблица 1. Рецептура концентрированного молочного продукта с сахаром на 1000 кг готового продукта
Компоненты Контроль КМП с сахаром с 50% замещением воды на творожную сыворотку КМП с сахаром с 100% замещением воды на творожную сыворотку
Сухое обезжиренное молоко (СОМ), 95% сухих веществ, 1% жира 230,0 220 210,1
Сыворотка творожная, массовая доля сухих веществ 7,4 %, жира 1%, рН=6,5. 134,8 274,5
Молочный жир, 99,8% жира 82,7 81,4 80,2
Сахар, 99,86 % сухих ве-ществ,99,75 % сахарозы 435,0 435,0 435,0
Вода 252,1 128,6 -
Кристаллическая лактоза 0,2 0,2 0,2
Итого: 1000 1000 1000
При расчете рецептуры продукта учитывалась массовая доля жира и воды в СОМ, а также в жидкой молочной сыворотке. Как следует из таблицы 1, введение сыворотки в состав продукта позволяет снизить расход сухого обезжиренного молока на 5-10% и молочного жира на 1,5-3,0%.
В соответствии с представленной рецептурой (таблица 1) были выработаны образцы продуктов. В них были определены физико-химические показатели качества: массовая доля сухих веществ, вязкость, активная кислотность, активность воды, средний линейный размер кристаллов лактозы, а также органолептические показатели. Массовая доля сухих веществ измерялась рефрактометром, вязкость - вискозиметром Гепплера, активная кислотность - рН-метром, активность воды с помощью гигрометра Яо^отс НудгоРа1т, гранулометрический состав кристаллов лактозы - с помощью микроскопа BIOLAR. Полученные данные для свежевырабо-таннных КМП и в процессе хранения представлены в таблице 2.
Таблица 2. Физико-химические показатели качества концентрированного молочного продукта с сахаром
Наименование показателя Контрольный образец КМП с сахаром с 50% замещением воды на творожную сыворотку КМП с сахаром с 100% замещением воды на творожную сыворотку
Свежевыработанный продукт
Массовая доля сухих веществ, % 73,6±0,1 73,6±0,1 72,0±0,1
Вязкость, Па-с 2,67±0,06 3,07±0,06 7,00±0,07
Активная кислотность (рН), ед. 6,30±0,05 6,26±0,05 6,27±0,05
Активность воды, аи 0,766±0,008 0,734±0,007 0,735±0,007
Наименование показателя Контрольный образец КМП с сахаром с 50% замещением воды на творожную сыворотку КМП с сахаром с 100% замещением воды на творожную сыворотку
Средний линейный размер кристаллов лактозы, 1ср, мкм 4,50±0,08 4,58±±0,08 4,68±0,08
Через 3 месяца хранения
Массовая доля сухих веществ, % 73,6±0,1 73,5±0,1 72,0±0,1
Вязкость, Па-с 3,21±0,07 4,23±0,07 7,92 ±0,08
Активная кислотность (рН), ед. 6,35±0,05 6,28±0,05 6,25±0,05
Активность воды, аи 0,750±007 0,735± 007 0,744±007
Средний линейный размер кристаллов лактозы, 1ср, мкм 5,10± 0,08 5,45±0,08 5,67±0,08
Через 6 месяцев хранения
Массовая доля сухих веществ, % 73,6±0,1 73,5±0,1 72,0±0,1
Вязкость, Па-с 4,40±0,07 5,51±0,07 9,31±0,07
Активная кислотность (рН), ед. 6,30±0,05 6,20±0,05 6,15±0,05
Активность воды, аи 0,755±007 0,745± 007 0,744± 007
Средний линейный размер кристаллов лактозы, 1ср, мкм 5,52±0,08 6,05±0,08 6,11±0,08
Через 14 месяцев хранения
Массовая доля сухих веществ, % 73,6±0,1 73,5±0,1 72,0±0,1
Вязкость, Па-с 7,14±0,08 8,72±0,08 11,45±0,08
Активная кислотность (рН), ед. 6,29±0,05 6,14±0,05 6,11±0,05
Активность воды, аи 0,795±007 0,785±007 0,788±007
Средний линейный размер кристаллов лактозы, 1ср, мкм 6,51± 0,08 7,12± 0,08 7,14±0,08
Коэффициент однородности 0,73 0,77 0,78
Как следует из таблицы 2, при добавлении сыворотки вязкость повышается. Особенно это характерно для КМП с сахаром с 100% замещением воды на творожную сыворотку. Это можно объяснить тем, что сывороточные белки участвуют в структурообразовании наряду с казеином. По-видимому, они образуют цепочки (филаментозные мостики), которые связывают мицеллы казеина, упрочняя структуру [6 ].
Анализ таблицы 2 свидетельствует о том, что средний линейный размер кристаллов (1ср) растет при добавлении сыворотки незначительно. Данный характер изменения 1ср может быть объяснен тем, что при добавлении молочной сыворотки в продукт с одной стороны вводится дополнительное количество лактозы. Это приводит к увеличению коэффициента пересыщения и, следовательно, к росту кристаллов лактозы. С другой стороны наблюдаемое увеличение вязкости вызывает замедление роста кристаллов [ 7 ].
Активная кислотность (рН) в свежевыработанных образцах и через 3 месяца хранения изменяется в пределах погрешности измерений. В рабочих образцах,
хранившихся в течение 6 и 14 месяцев, рН несколько ниже, чем в контрольном образце. Повышение кислотности связано с добавлением сыворотки, которая изначально как сырье имеет низкое значение рН, поэтому особое внимание следует уделять условиям пастеризации и хранения исходной сыворотки, а также вопросам контроля.
Активность воды как комплексный показатель хранимоустойчивости продукта во всех образцах составляет 0,730-0,795 ед., что свидетельствует о достаточно высокой хранимоустойчивости вырабатываемых продуктов.
По органолептическим показателям образцы продукта соответствовали требованиям ГОСТ Р 53947 [8]. Продукт обладает хорошими микробиологическими показателями качества: количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КОЕ) в 1 г составляли не более 2,5-104, патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, в 25 г продукта отсутствуют. Кроме того, использование в составе продукта молочной сыворотки приводит к увеличению биологической ценности продукта [1, 9, 10].
Выводы:
1. Жидкая молочная сыворотка может быть использована в производстве концентрированных сладких молочных продуктах, о чем свидетельствуют физико-химические, органолептические и микробиологические показатели качества.
2. Имеет место значительное повышение вязкости в КМП с сахаром с 100% замещением воды на творожную сыворотку. Поэтому молочную сыворотку необходимо вводить в количестве, замещающем не более 50% общего содержания воды в продукте.
3. Введение молочной сыворотки в концентрированные сладкие молочные продукты повышает их биологическую ценность.
Список литературных источников:
1. Храмцов, А. Г. Феномен молочной сыворотки [Текст] / А. Г. Храмцов. - СПб.: Профессия, 2011. - 804 с.
2. Пат. 2407347 Российская Федерация, МПК А23С9/18. Способ производства молокосодержащего концентрированного продукта с сахаром [Текст] / Гнездилова А. И., Куленко В. Г., Глушкова А. В.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО ВГМХА имени Н.В. Верещагина. - № 2009127165/10; заявл. 14.07.2009; опубл. 27.12.2010, Бюл. № 36. - 6 с.
3. Гнездилова, А. И. Консервированный молокосодержащий продукт с сахаром [Текст] / А. И. Гнездилова, Ю. В. Виноградова, А. В. Музыкантова // Молочная промышленность. - 2011. - №12. - С. 76 .
4. Гнездилова, А. И. Влияние сухой деминерализованной молочной сыворотки на физико-химические показатели качества консервов молокосодержащих сгущенных с сахаром [Текст] / А. И. Гнездилова, Ю. В. Виноградова, А. В. Музыкантова // Сб. материалов межд. научно-техн. конф. «Современные достижения биотехнологии» и межд. н-практ. семинара «Феномен молочной сыворотки: синтез науки, теории и практики», часть 1. - Ставрополь, 2011. - 40-43.
5. Технологическая инструкция по производству молочных консервов. Часть 1, 2. [Текст]. - М.: ЦНИИТЭИММП, 1985. - 165 с.
6. Влияние длительного хранения на структуру сгущенного молока [Текст] / И. Т. Смыков, А. И. Гнездилова, Л. А. Куренкова, Ю. В. Виноградова // Хранение и переработка с.-х. сырья. - 2014. - №4. - С. 9-14.
7. Гнездилова, А. И. Влияние компонентов молочной сыворотки на процесс зародышеобразования при кристаллизации лактозы [Текст] / А. И. Гнездилова, Ю. В. Виноградова, А. В. Музыкантова // Молочнохозяйственный вестник. - 2012. - №3(7). - С. 27-32.
8. ГОСТ 31688-2012. Консервы молочные. Молоко и сливки сгущенные с сахаром. Технические условия [Текст]. — Введ. 15.11.2012. — М.: Стандартинформ, 2013. — 16 с.
9. Химия пищи: учебное пособие [Текст] / Сост. О. В. Охрименко. - 3-е изд.-перераб. и доп. - Вологда—Молочное: ИЦ ВГМХА, 2015. - 244 с.
10.Залашко, М. В. Биотехнология переработки молочной сыворотки [Текст] / М. В. Залашко. — М.: Агропромиздат, 1990. — 192 с.
References:
1. Khramtsov A.G. Fenomen molochnoy syvorotki [Whey phenomenon]. St.Petersburg, Professiya, 2011. 804 p.
2. Gnezdilova A.I., Kulenko V.G., Glushkova A.V. Sposob proizvodstva molokosoderzhashchego kontsentrirovannogo produkta s sakharom [Method of production of milk-containing concentrated product with sugar]. Patent RF, no. 2407347, 2009.
3. Gnezdilova A.I., Vinogradova Yu.V., Muzykantova A.V. Canned milk-containing product with sugar. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2011, no. 12, pp. 76. (in Russian)
4. Gnezdilova A.I., Vinogradova Yu.V., Muzykantova A.V. Influence of dry demineralized whey on physico-chemical quality parameters of canned condensed milk-containing product with sugar. Sbornik materialov mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii "Sovremennye dostizheniya biotekhnologii" i mezhdunarodnogo nauchno-prakticheskogo seminara "Fenomen molochnoy syvorotki: sintez nauki, teorii i praktiki" [Proc. Int. Conf. Modern biotechnology achievements" and Int. Seminar "Whey phenomenon: synthesis of science, theory and practice"], 2011, pp. 40-43. (in Russian)
5. Tekhnologicheskaya instruktsiya po proizvodstvu molochnykh konservov. Chast' 1,2 [Technological instruction on canned milk manufacture. Vol.1,2]. Moscow, TsNIITEIMMP, 1985. 165 p.
6. Smykov I.T., Gnezdilova A.I., Kurenkova L.A., Vinogradova Yu.V. Long-term storage effect on condensed milk structure. Khranenie i pererabotka sel'skokhozyaystvennogo syr'ya [Storage and processing of agricultural products], 2014, no.4, pp. 9-14. (in Russian)
7. Gnezdilova A.I., Vinogradova Yu.V., Muzykantova A.V. Influence of whey components on nucleation in the process of lactose crystallization. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2012, no. 3(7), pp.27-32. (in Russian)
8. State Standard 31688-2012. Canned dairy products. Condensed milk and cream with sugar. Technical specifications. Moscow, Standartinform Publ., 2013, 16p. . (in Russian)
9. Okhrimenko O.V. Khimiya pishchi [Chemistry of food]. Vologda-Molochnoe, ITs VGMKhA Publ., 2015. 244p.
10.Zalashko M.V. Biotekhnologiya pererabotki molochnoy syvorotki [Biotechnology of whey processing]. Moscow, Agropromizdat Publ., 1990. 192p.
Development of concentrated sweet milk products based
on curd whey
Gnezdilova Anna Ivanovna, Doctor of Science (Technics), Professor of the Technological Dairy Equipment Chair
e-mail: gnezdilova.anna@mail.ru
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Lipatnikova Svetlana Nikolaevna, student of the Technological Faculty
e-mail: svetlana.lipatnikova.93@mail.ru
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Muzykantova Anna Vladimirovna, post graduate of the Technological Dairy Equipment Chair
e-mail: glushkova1987@mail.ru
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Abstract. In laboratory conditions concentrated milk product samples with partial replacement of skim milk powder and water by curd whey have been produced by recombining. As a result, it is revealed that the developed product meets the regulations for the traditional condensed milk with sugar. Using milk whey in concentrated sweet milk product recipe increases the biological value of the product.
Keywords: concentrated milk product, sugar, whey, viscosity, lactose crystals, active acidity, water activity.
