На правах рукописи БОРИСОВА Марина Михайловна СОВЕРШЕНСТВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ
advertisement
На правах рукописи БОРИСОВА Марина Михайловна СОВЕРШЕНСТВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ СОЕВЫХ БЕЛКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В РЕКОМБИНИРОВАННЫХ МОЛОЧНЫХ ЭМУЛЬСИЯХ 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар – 2008 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Бархатова Т. В. Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Касьянов Г.И.; доктор технических наук, профессор Суюнчев О.А. Ведущая организация: Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции РАСХН Защита состоится 26 декабря 2008 года в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-251 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета Автореферат разослан: 26 ноября 2008 г. Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук В.В. Гончар 3 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1 Актуальность исследований. Задача обеспечения населения полноценным пищевым белком сохраняет свою актуальность. Вследствие ограниченности ресурсов животных белков изыскание растительных источников белка имеет широкие перспективы. Из растительных белков наибольший потенциал имеют белки соевых семян. По сбалансированности аминокислотного состава и биологической ценности они приближаются к белкам животного происхождения. В связи с этим создание белковых продуктов из семян сои и их применение является перспективным способом решения проблемы белкового дефицита. В современном питании в совокупности с другими пищевыми компонентами широко используются очищенные формы соевого белка – концентраты и изоляты. В то же время промышленное производство соевых белковых продуктов требует усовершенствования технологий с целью повышения качества готового продукта. Согласно действующим в молочной промышленности нормативным документам молочные продукты допускается вырабатывать из рекомбинированных смесей. При этом возникает необходимость применения ингредиентов для формирования свойств и качества продуктов, аналогичных традиционным. Технологические свойства соевых белковых концентратов в наибольшей степени способствуют формированию необходимой консистенции коллоидных структур, поэтому их применение для рекомбинированных молочных эмульсий представляет научный и практический интерес. Работа выполнена в соответствии с НТП Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (№ госрегистрации 1200004210) и тематикой НИР кафедры технологии молочных и консервированных продуктов КубГТУ. 4 1.2 Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось совершенствование технологий получения соевых белковых концентратов и их применения в рекомбинированных молочных эмульсиях. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: - изучить, проанализировать и систематизировать научнотехническую литературу и патентную информацию по теме исследования; - исследовать процесс осаждения соевого белка с помощью электроактивированных водных растворов хлорида натрия (ЭВР), определить оптимальные параметры процесса; - усовершенствовать технологию получения соевого белкового концентрата (СБК) с применением электроактивации; выработать опытнопромышленную партию СБК; - исследовать биохимические, технологические, микробиологические показатели и показатели безопасности СБК, полученного по усовершенствованной технологии, в сравнении с произведенным по классической технологии; - исследовать поведение разработанного СБК в модельных технологических процессах и определить сферу его использования; - провести сравнительные исследования реологических характеристик натуральных и рекомбинированных молочных эмульсий; - обосновать целесообразность использования разработанного соевого белкового концентрата для стабилизации рекомбинированных молочных эмульсий в сравнении со стабилизационными системами, применяемыми в промышленности; - разработать рецептуру, технологию и определить пищевую ценность новых видов продуктов с применением СБК; - разработать техническую документацию на новые продукты, провести опытно-промышленную апробацию разработанных технологий; определить экономическую эффективность их производства. 1.3 Научная новизна работы заключается в том, что: - теоретически обоснована и подтверждена в экспериментальных и опытно-промышленных условиях целесообразность применения электро- 5 активации для совершенствования технологии получения соевых белковых концентратов; - с применением математического моделирования впервые получено уравнение регрессии, отражающее зависимость массовой доли белка в соевом белковом концентрате от рН ЭВР и гидромодуля «соевая обезжиренная мука:ЭВР»; - установлено, что осаждение соевого белка ЭВР увеличивает выход белка и приводит к возрастанию биологической ценности концентрата; - показано, что при применении ЭВР в технологии соевого белкового концентрата происходит модификация белков – изменяется фракционный состав белкового комплекса: уменьшается доля водорастворимых белков и возрастает доля соле- и щелочерастворимых; - полученные новые сведения о реологических характеристиках рекомбинированных молочных эмульсий и их изменении при сквашивании реализованы в технологии применения разработанного соевого белкового концентрата в составе сметанного продукта; - установлено, что добавление соевого белкового концентрата в количестве 0,9-1,2 % в сметанный продукт 16-20 % жирности обеспечивает структурно-реологические характеристики, аналогичные традиционной сметане. Новизна разработанных технологических решений подтверждена патентом РФ на изобретение № 2280371 от 27.07.2006 г. 1.4 Практическая значимость работы и реализация результатов. Усовершенствована технология получения соевых белковых концентратов, позволяющая увеличивать содержание массовой доли белка в готовом продукте, исключая применение химических реагентов. Предложены рецептуры и оптимизированы технологические процессы производства продуктов: сметанный «Белковый» (ТУ 9162-242-02067862-2007) и соус сметанный «Чесночно-ореховый» (ТУ 9222-144-02067862-2007) с использованием соевого белкового концентрата (ТУ 9146-154-02067862-2006). Проведена опытно-промышленная апробация: соевого концентрата на научновнедренческом предприятии «Натек» (г. Ставрополь) и сметанного про- 6 дукта и соуса на ЗАО «Приморско-Ахтарский молочный завод» (г. Приморско-Ахтарск). Полученные результаты используются в учебном процессе студентов специальности 260303 – Технология молока и молочных продуктов КубГТУ. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных продуктов составит: для соевого белкового концентрата – 6,3 тыс. руб.; сметанного продукта «Белковый» – 11,80 тыс. руб.; соуса «Чесночноореховый» – 9,6 тыс. руб. на 1 тонну готовой продукции. 1.5 Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на Всероссийской научно-технической конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (г. Москва, 2004 г.); на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Пищевая промышленность: интеграция науки, образования и производства» (г. Краснодар, 2005 г.); на IV Международной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва, 2005 г.); на научно – методических семинарах кафедры технологии молочных и консервированных продуктов КубГТУ (2003-2008 гг.). 1.6 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 4 статьи в реферируемых журналах, получен патент РФ на изобретение. 1.7 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора патентно-информационной литературы, методической части, результатов исследований и их анализа, выводов, списка использованной литературы из 144 наименований работ отечественных и зарубежных авторов и приложений. Основное содержание работы изложено на 120 страницах, включает 15 таблиц и 20 рисунков. 7 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1 Объекты и методы исследований. Объектами исследований служили: соевая обезжиренная мука высшего сорта; электроактивированные 1 %-ные водные растворы хлорида натрия; соевые белковые концентраты, полученные по классической и усовершенствованной технологии; молочные эмульсии свежие и сквашенные натурального и рекомбинированного состава 10-50 % жирности; сметанный продукт 10-30 % жирности и соусы: «Гриль-Курочка» (в качестве аналога) и «Чесночно-ореховый». Общая схема исследований представлена на рисунке 1. В объектах исследования определяли количество общего и белкового азота – микрометодом Кьельдаля, небелкового – по разности общего и белкового – по ГОСТ 26889-86; массовую долю сухих веществ – по ГОСТ 3626-73; аминокислотный состав – методом обращено-фазной высокоэффективной жидкостной хроматографии на приборе «Милихром - АО2»; фракционный состав белков – по Осборну; активную кислотность – потенциометрически; титруемую кислотность – титрометрически по ГОСТ Р 51434-99; углеводы – по ГОСТ Р 51259-99; эффективную вязкость – с помощью вискозиметра «Реотест»; массовую долю жира – по ГОСТ 5867-90; стойкость молочных эмульсий – центрифужным методом; технологические характеристики концентрированных белковых препаратов – методами, рекомендованными «Руководством ВНИИ жиров»; трипсинингибирующую активность – по методике Takeda A., Kobayashi S., Sameyima T.; относительную биологическую ценность – с помощью тест-организма Тетрахимена пириформис. Микробиологические показатели и показатели безопасности, нормируемые СанПиН, определяли по стандартным методикам. Данные представленные для обсуждения, представляют собой статистически обработанные результаты экспериментов не менее чем в трехкратной повторности, имеют среднее квадратическое отклонение не более 5 %. При обработке отдельных результатов исследований применялся регрессионный анализ с использованием компьютерного пакета Statistica 6.0. 8 Анализ информационно-патентной литературы с использованием фондов научных библиотек и глобальной сети Internet Совершенствование технологических приемов получения СБК Изучение применения электроактивации для выделения белка Получение соевого белкового концентрата по усовершенствованной технологии технологии Исследование полученного соевого белкового концентрата (СБК) Исследование влияния технологических факторов на свойства СБК Температура Продолжительность тепловой обработки рН среды - сухие вещества; - азотистые вещества; - трипсинингибирующая активность - содержание золы; - аминокислотный состав; - фракционный состав белка; - ОБЦ; - показатели безопасности -влагоудерживающая; -жироудерживающая способ-ть; - стойкость эмульсии Изучение молочных эмульсий натурального и рекомбинированного состава Реологические характеристики: - вязкость; - стойкость эмульсии Органолептические показатели Оптимизация рецептур молочных эмульсий рекомбинированного состава Математическое моделирование процесса: - жирность продукта; - доза СБК; - стойкость эмульсии Разработка рецептур и технологий новых видов продуктов с применением СБК, определение их пищевой ценности Разработка технической документации на новые виды продуктов. Апробация разработанных технологий в производственных условиях Расчет экономической эффективности их производства Рисунок 1 – Общая схема исследования 8 Математическое моделирование процесса осаждения соевого белка: - рН ЭВР; - гидромодуль СОМ: ЭВР; - содержание белка Изучение биохимических показателей соевой обезжиренной муки 8 Определение параметров получения ЭВР: - режимы электроактивации (τ, U, J); - рН ЭВР Анализ способов получения рекомбинированной молочной продукции 9 2.2 Основные результаты исследования 2.2.1 Совершенствование технологии соевых белковых концентратов с помощью электроактивации. Классическая технология соевого белкового концентрата заключается в переводе белка в нерастворимое состояние с последующей отмывкой всех растворенных веществ: олигосахаридов, минеральных солей и др. Это достигается осаждением белка в изоэлектрической точке (ИЭТ) при помощи химических реагентов (кислоты, спирта). Безреагентное изменение реакции среды возможно с помощью электроактивации и, следовательно, ИЭТ соевого белка может достигаться при применении электроактивированных водных растворов (ЭВР). С целью возможности применения электроактивации в технологии соевых белковых концентратов была поставлена серия экспериментов, направленных на получение ЭВР с такими значениями рН, при которых в суспензии с соевой обезжиренной мукой (СОМ) достигался изоэлектрический диапазон. Для получения ЭВР использовали вертикальный электрохимический активатор – ВЭХА-0,03. Установлено, что ЭВР с рН≤2, необходимым для изоэлектрического диапазона суспензии, получается при следующих параметрах электроактивации: U=30 В; J=5-6 А; τ=8-10 мин. С целью оптимизации процесса осаждения соевого белка ЭВР в изоэлектрической точке был спланирован двухфакторный эксперимент, подобрана математическая модель и получено уравнение регрессии, позволяющее прогнозировать содержание белка в готовом продукте при любом сочетании изученных факторов в исследуемом диапазоне: Ү=-8141,0127+5006,4Х1+833,9829Х2–40,59Х1Х2-1283,14 Х12-43,0423 Х22, где:Ү– содержание белка, %; Х1– рН ЭВР, ед.; Х2– доля ЭВР в гидромодуле СОМ:ЭВР. Путем обработки нелинейной зависимости получена пространственная поверхность, отображающая изменение содержания белка от исследуемых факторов, и построен график линий равного отклика (рисунок 2), из которого видно, что наибольший выход белка – 73,5 % наблюдается при составлении суспензии СОМ:ЭВР в соотношении 1:9, рН суспензии 4,44,5; рН ЭВР 1,76-1,78 при параметрах электроактивации: U=30 В; J=6 А; τ=10 мин. 10 9,8 9,6 9,4 доля ЭВР 9,2 9,0 8,8 8,6 8,4 8,2 70 60 50 40 30 8,0 1,68 1,70 1,72 1,74 1,76 1,78 1,80 1,82 1,84 рН ЭВР, ед 1,86 70 60 50 40 30 Рисунок 2 – Зависимость содержания белка в соевом белковом концентрате от рН ЭВР и гидромодуля СОМ:ЭВР Технологическая схема получения соевого белкового концентрата по предлагаемой усовершенствованной технологии представлена на рисунке 3. 1% р-р NаCL Приготовление суспензии СОМ:ЭВР (1:9) Электроактивация (U=30 В; J= 6 А; τ=10 мин) Осаждение белка 30 мин; t=40 °С Анолит (рН=1,76-1,78) Сепарирование Католит (рН=12,15-12,2) Промывка водой Сепарирование Нейтрализация до рН 6,5-7,1; 30 мин; t=40 °С Охлаждение (t=18 – 22 °С) Соевая обезжиренная мука Соевая сыворотка На производство сухой сыворотки как бифидогенной добавки Сушка (tв=140 – 180 °С) Фасование Хранение 12 мес. (t<25 °С) Рисунок 3 – Технологическая схема получения соевого белкового концентрата по усовершенствованной технологии, где: U – напряжение; J – сила тока; τ – время; tв – температура воздуха. - усовершенствованные элементы в классической технологии СБК. 11 2.2.2 Сравнительные технологических показателей исследования соевого биохимических белкового и концентрата, полученного по усовершенствованной и классической технологии. Исследования биохимических, технологических показателей и показателей безопасности соевого белкового концентрата, полученного по предложенной усовершенствованной технологии (СБКЭВР), проводили в сравнении с произведенным по классической технологии (СБККЛ), в которой для осаждения белка использовался раствор соляной кислоты. В результате проведенных исследований (таблица 3) установлено, что содержание белкового азота и соответственно выход белка на 5 % выше в СБКЭВР, при этом потери белка с сывороткой ниже, чем при классической технологии. Фракционирование белка по растворимости показало, что основная его масса приходится на долю водорастворимой фракции и достигает около 70 % от общей массы белка. Однако, при применении ЭВР происходит модификация соевых белков: уменьшается доля водорастворимых белков и возрастает доля соле- и щелочерастворимых. При концентрировании соевого белка содержание ингибитора трипсина снижается, причем в большей степени при применении ЭВР, что возможно объяснить миграцией ингибиторов в соевую сыворотку и изменением их электрополярности при электроактивации. Микробиологические и токсикологические показатели исследуемых соевых белковых концентратов отвечают требованиям СанПиН 2.3.2.1078, предъявляемым к данному виду продукта. Относительная биологическая ценность, определенная с помощью тест-организма Тетрахимена пириформис, СБКЭВР наиболее приближена к эталону (казеину) и составляет 92,30 % в сравнении с СБККЛ – 84,61 %. 12 Таблица 3 – Биохимические показатели исследуемых соевых белковых концентратов и соевых сывороток Продукты Показатели СБККл сывоСБКЭВР роткаКл Массовая доля сухих веществ, % 94,0 3,24 94,70 Содержание золы, % абс.с.в. 4,80 4,84 Азотистые вещества, % абс.с.в.: 10,92 0,03 11,76 общий азот белковый азот 8,16 0,02 8,86 небелковый азот 2,76 0,01 2,90 68,25 0,19 73,50 сырой протеин (6,25) Фракционный состав белка, % абс.с.в. : 71,98 69,84 альбумины+псевдоглобулины глобулины (эвглобулины) 15,87 17,60 глютелины 7,48 7,80 нерастворимый остаток 4,67 4,76 Трипсиингибирующая актив0,12 0,09 ность, мг/кг продукта сывороткаЭВР 3,17 0,02 0,01 0,01 0,13 - Исследуемые соевые белковые концентраты содержат незаменимые аминокислоты в оптимальных соотношениях (таблица 4), из которых лимитирующей является серосодержащая аминокислота метионин, ее СКОР составляет 32,03 % для СБКЭВР и 27,37 % для СБККЛ. Таким образом, применение электроактивации в производстве соевого белкового концентрата повышает эффективность технологии, обуславливает незначительные изменения качества белка, обеспечивает высокую биологическую ценность и безопасность готового продукта. Соевый белковый концентрат не является продуктом непосредственного пищевого использования, но находит свое применение в качестве компонента при производстве различных пищевых продуктов. Поэтому исследовали технологические свойства концентрата, определяющие его поведение в пищевых системах. К таким свойствам концентрированных белковых препаратов относят: влагоудерживающую (ВУС), жироудерживающую (ЖУС) способности и стойкость эмульсии (СЭ), результаты исследования которых представлены на рисунке 4. 13 технологические показатели, % Таблица 4 – Аминокислотный состав исследуемых соевых белковых концентратов СБККЛ СБКЭВР Справочная сод-ние СКОР, сод-ние СКОР, Аминокислоты шкала % аминок-т, % ФАО/ВОЗ аминок-т, г/100г г/100г белка белка Изолейцин 2,80 4,681 117,03 4,387 109,68 Лейцин 6,60 7,483 106,90 7,136 101,94 Лизин 5,80 6,400 116,36 6,079 110,53 Фенилаланин 6,30 4,787 79,78 7,732 128,87 + тирозин Валин 3,50 5,188 103,76 4,651 93,02 Метионин 2,50 0,958 27,37 1,121 32,03 Треонин 3,40 4,359 108,98 4,443 111,08 Аспарагино10,576 9,747 вая кислота Глутаминовая 19,430 19,659 кислота Серин 4,149 4,222 Глицин 4,637 4,476 Аргинин 5,607 5,977 Гистидин 2,765 2,598 Пролин 2,741 3,229 - 350 300 250 200 150 100 50 0 ВУС ЖУС СБК разработанный СЭ СБК классический Рисунок 4 – Технологические показатели исследуемых соевых белковых концентратов Разработанный продукт является стойкой эмульсией (СЭ на 11 % выше) и имеет высокую жироудерживающую способность (ЖУС на 17,2 % выше) в сравнении с классическим. 14 2.2.3 Исследование влияния технологических факторов на свойства соевого белкового концентрата, полученного по усовершенствованной технологии. Способность концентрированных белковых препаратов удерживать воду и жир, придавать устойчивость пищевым эмульсиям зависит не только от особенностей структуры, аминокислотного и фракционного состава белка, но также от условий их использования. Поэтому с целью обоснования оптимальных условий для эффективного применения СБКЭВР, было изучено влияние технологических факторов на его свойства. Исследования проводили на модельных растворах, варьируя значения рН и температурно-временные параметры. Зависимости влагоудерживающей (ВУС), жироудерживающей (ЖУС) способности и стойкости эмульсии (СЭ) от рН среды представлены на рисунке 5. технологические свойства, % 350 300 250 200 ВУС 150 ЖУС 100 СЭ 50 0 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 рН, ед Рисунок 5 Влияние рН среды на технологические свойства СБКЭВР Как следует из рис. 5, наиболее высокие технологические показатели СБКЭВР были достигнуты при значениях рН, близких к нейтральным, и составили: ВУС – 342 %; ЖУС – 148 %; СЭ – 90 %. Для выяснения влияния температуры и времени воздействия на технологические свойства СБКЭВР был спланирован двухфакторный эксперимент. В результате обработки экспериментальных данных были получены поверхности отклика изменения технологических свойств СБКЭВР в зави- 15 симости от воздействия исследованных факторов, представленные на рисунке 6. 10 Время, мин. 8 6 4 2 0 60 350 300 250 200 150 100 50 65 70 75 80 85 90 95 85 90 95 85 90 95 Температура, 0С а) 10 9 Время, мин. 8 160 140 120 100 80 60 40 20 7 6 5 4 3 2 60 65 70 75 80 Температура, 0С б) 10 Время, мин. 8 6 4 2 80 60 40 20 0 60 65 70 75 80 Температура, 0С в) Рисунок 6 – Влияние температуры и времени воздействия на технологические показатели СБКЭВР: а – влагоудерживающую; б – жироудерживающую способность; в – стойкость эмульсии. Из анализа данных, представленных на рисунке 6, следует, что СБКЭВР стабильно сохраняет технологические характеристики при кратковременной обработке (4-6 мин.) в зоне высоких температур (до 90 °С) . 16 2.2.4 Исследование реологических характеристик натуральных и рекомбинированных молочных эмульсий. В качестве молочных эмульсий были изучены сливки натурального и рекомбинированного состава 10-50 % жирности. Рекомбинированные молочные смеси получали на основе сухого обезжиренного молока, молочного жира и воды. В результате исследования реологических показателей исследуемых продуктов установлено, что с увеличением жирности в обоих образцах сливок соответственно растет как вязкость, так и стойкость эмульсии. Различие данных зависимостей для натуральных и рекомбинированных сливок не значительно. Реологические характеристики рекомбинированных эмульсий после кислотной коагуляции в процессе сквашивания представлены на рисунках 7 и 8. Вязкость сквашенных эмульсий практически не зависит от способа их получения (рисунок 7). Устойчивость эмульсии сквашенных рекомбинированных сливок (продукт 2), ниже, чем сквашенных натуральных сливок (продукт 1). Это наиболее отчетливо прослеживается в диапазоне жирности продукта от 10 до 30 % и определяет необходимость дополнитель- 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 стойкость эмульсии, % вязкость, Па*с ной стабилизации эмульсии в указанном диапазоне жирности. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 жирность, % Продукт 1 Продукт 2 Рисунок 7 – Зависимость вязкости от жирности сквашенных сливок натурального и рекомбинированного состава 30 40 50 жирность, % Продукт 1 Продукт 2 Рисунок 8 – Зависимость стойкости эмульсии от жирности сквашенных сливок натурального и рекомбинированного состава 17 2.2.5 Стабилизация сквашенных сливок рекомбинированного состава. В качестве стабилизатора для сквашенных сливок рекомбинированного состава 10-30 % жирности – сметанного продукта – был использован СБКЭВР. Концентрация СБКЭВР (0,2-2 %) установлена на основе реологических и органолептических испытаний сметанного продукта. Путем математической обработки экспериментальных данных спланирован двухфакторный эксперимент и получено уравнение регрессии, описывающее зависимость стойкости эмульсии (Ү) от концентрации СБКЭВР (Х1) и жирности сметанного продукта (Х2 ): Ү=-88,9002+10,9218Х1+162,187Х2-0,125Х1Х2-0,2974Х12-77,65Х22 2,0 Концентрация СБК ЭВР, % 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 80 60 40 20 0 0,2 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Жирность продукта, % Рисунок 9 – Зависимость стойкости эмульсии сметанного продукта от его жирности и количества СБКЭВР По данным графика линий равного отклика, представленного на рисунке 9, видно, что наибольшую устойчивость имеют эмульсии 16-20 % жирности с содержанием СБКЭВР 0,9-1,18 %. При этом стойкость эмульсии указанных продуктов аналогична показателю сквашенных сливок натурального состава. Для рекомендации промышленности в установленной зоне устойчивых эмульсий определена жирность продукта – 20 %, при этом концентрация СБКЭВР - 1,0 %. С указанными характеристиками выработан продукт сметанный «Белковый» рекомбинированного состава. Пищевая и энергетическая ценность полученного продукта в сравнении со сметаной по ГОСТ Р 52092-2003 «Сметана. Технические условия» аналогичной жирности представлена в таблице 5. 18 Таблица 5 – Пищевая и энергетическая ценность сметанных продуктов Наименование Сметана показателей (контроль) Сухие вещества, % 27,20 Белки, % 2,50 Жиры, % 20,0 Углеводы, % 3,40 ° Кислотность, Т 70,0 Зола, % 0,50 Энергетическая ценность, кДж/100 г 204 Сметанный продукт «Белковый» (опыт) 28,87 3,78 20,0 3,52 65,0 0,60 209 Стабилизирующее действие СБКЭВР в рекомбинированных сметанных продуктах было исследовано в сравнении со стабилизационной системой Гриндстед SB 258, широко применяемой в молочной промышленности. СБКЭВР применяли в установленной концентрации - 1 %, Гриндстед SB 258 – в рекомендуемой дозе для продукта 20 %-ной жирности – 0,5 %. Результаты исследования вязкости продуктов (с СБКЭВР – продукт 3 и с Гриндстед – продукт 4) представлены на рисунке 10. вязкость, Па с 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 8,5 9 9,5 11 17 19 20 напряжение сдвига, Па продукт 3 продукт 4 Рисунок 10 Зависимость эффективной вязкости сметанного продукта 20 % жирности от напряжения сдвига Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что соевый белковый концентрат по стабилизирующему действию не уступает своему аналогу и может быть использован для сметанного продукта 20 % жирности, что целесообразно с пищевой и экономической точки зрения. 19 2.2.6 Разработка рецептуры и технологии сметанного соуса. Сметанный продукт «Белковый» может быть использован как основа для различных соусов. В ходе исследований была разработана рецептура соуса сметанного «Чесночно-ореховый», аналогом которой выступал соус сметанный под торговой маркой «Гриль-Курочка». В таблицах 6 и 7 приведены рецептуры, пищевая и энергетическая ценность исследуемых сметанных соусов. Таблица 6 – Рецептуры сметанных соусов Состав, % Сметана, м.д.ж. 20% Сметанный продукт «Белковый», м.д.ж. 20 % Масло сливочное Мука пшеничная Гелеон Соль поваренная пищевая Перец черный молотый Орех грецкий молотый Чеснок сухой гранулированный Укроп сухой Чеснок свежий СО2 – экстракты специй: перец чеснок укроп Сорбат калия (Е202) Вода ИТОГО: «Гриль-Курочка» (контроль) 80,0 1,0 1,60 0,07 0,80 0,30 1,20 0,30 0,20 1,70 - 0,10 12,75 100 «Чесночноореховый»(опыт) 80,0 0,80 1,20 0,04 0,08 0,03 0,10 17,75 100 В сравнении с аналогом предлагаемой рецептуре соуса «Чесночноореховый» в сравнении с аналогом сметана и сухие специи заменены соответственно на сметанный продукт «Белковый» и СО2-экстракты специй; исключены мука пшеничная и стабилизатор Гелеон, т.к. наличие в составе сметанного продукта «Белковый» СБКЭВР не требует дополнительной стабилизации вновь разработанного соуса. 20 Схема технологического процесса производства сметанного продукта и соуса представлены на рисунке 11. Приготовление рекомбинированной смеси: слив. масло, сухое обезж. молоко, вода, СБКЭВР Подогрев 60-65 °С, гомогенизация при Р=10МПа Пастеризация 80-85 °С 20 мин Охлаждение (30±2) °С Закваска Заквашивание, сквашивание 8-10 ч Перемешивание, охлаждение 23±2 °С, розлив Созревание при 0-6 °С 6-12 ч Хранение 4±2 °С не более 36 ч на предприятии а) Сметанный продукт, м.д.ж. 20 % Подогрев 65-70 °С Внесение компонентов, перемешивание СО2экстракты специй; соль Гомогенизация при Р=10 МПа, 60-65 °С Внесение компонентов, перемешивание Орех грецкий; сорбат К Охлаждение (30±2) °С Фасование, доохлаждение до 4±2 °С Хранение 4±2 °С 36 часов на предприятии б) Рисунок 11 – Технологические схемы производства: а – сметанного продукта «Белковый», м.д.ж. 20 %; б – соуса «Чесночно-ореховый» Данные, представленные в таблице 7, свидетельствуют о том, что разработанный соус превосходит аналог по содержанию белка и менее калориен. 21 Таблица 7 – Пищевая и энергетическая ценность сметанных соусов Наименование показателей «Гриль-Курочка» (контроль) Сухие вещества, % Белки, % Жиры, % Углеводы, % Кислотность, 0Т Зола, % Энергетическая ценность, кДж/100г 27,05 3,50 18,50 3,45 74,0 3,12 194,3 «Чесночноореховый» (опыт) 26,20 4,85 15,50 3,30 74,0 3,0 167,26 На разработанные продукты составлена техническая документация, проведена опытно-промышленная апробация разработанных технологий в условиях ЗАО «Приморско-Ахтарский молочный завод» (г. ПриморскоАхтарск). ВЫВОДЫ 1. На основании теоретического анализа и комплекса физикохимических и технологических исследований определена возможность осаждения соевого белка ЭВР и реализована в производственных условиях усовершенствованная технология получения соевого белкового концентрата с применением электроактивации. 2. Установлены оптимальные параметры получения ЭВР (U=30 В; J= 6 А; τ=10 мин) для осаждения соевого белка в ИЭТ и с помощью методов математического моделирования оптимизирован процесс его осаждения (рН ЭВР 1,76-1,78 и гидромодуль СОМ:ЭВР 1:9) для наибольшего содержания белка в концентрате (73,5 %). 3. Показано, что соевый концентрат, полученный по усовершенствованной технологии, имеет наибольшее содержание белка (73,5 %), меньшую активность ингибитора трипсина (0,09 мг/кг), высокие технологические показатели (ВУС – 340,7 %; ЖУС – 145,6 %; СЭ – 89 %) в сравнении с произведенным по классической технологии. 22 4. Количественно оценено соотношение белковых фракций соевых белковых концентратов, полученных по классической и усовершенствованной технологиям. Установлено, что применение ЭВР приводит к увеличению долей соле- и щелочерастворимых белковых фракций (на 1,73 и 0,35 % соответственно). 5. Изучено влияние технологических факторов: рН среды, температуры и времени воздействия на свойства разработанного соевого белкового концентрата. Установлено, что СБКЭВР сохраняет технологические характеристики при кратковременной обработке (4-6 мин.) в зоне высоких температур (до 90 °С). 6. На основании проведенных сравнительных исследований реологических характеристик свежих и сквашенных молочных эмульсий натурального и рекомбинированного состава 10-50 % жирности показано, что сквашенные рекомбинированные молочные эмульсии в диапазоне жирности 1030 % имеют менее стабильную консистенцию, чем натуральные. 7. С применением математического моделирования определены оптимальные концентрации разработанного соевого белкового концентрата (0,9-1,18 %) для получения необходимых реологических характеристик сметанного продукта 16-20 % жирности. Показано, что применение соевого белкового концентрата как стабилизатора для сметанного продукта 20 % возможно взамен применяемой в промышленности стабилизационной системы Гриндстед. 8. Разработаны рецептура и технология новых видов сметанных продуктов (сметанный продукт «Белковый» и соус «Чесночно-ореховый») с использованием СБКЭВР. Применение СБКЭВР приводит к увеличению концентрации белка на 1,28 % в сметанном продукте и на 1,35 % в соусе и обеспечивает требуемые реологические характеристики готового продукта. 9. Разработана техническая документация на соевый белковый концентрат, сметанный продукт «Белковый» и соус «Чесночно-ореховый», опытно-промышленная апробация которых проведена на научно- 23 внедренческом предприятии «Натек» (г. Ставрополь) и ЗАО «ПриморскоАхтарский молочный завод» (г. Приморско-Ахтарск). Ожидаемый экономический эффект от внедрения и реализации разработанных продуктов составит: для соевого белкового концентрата – 6,30 тыс. руб., сметанного продукта «Белковый» - 11,80 тыс. руб.; соуса «Чесночно-ореховый» – 9,68 тыс. руб. на 1 тонну готовой продукции. Список работ, опубликованных по теме диссертации 1. Борисова М.М. Некоторые аспекты современных технологий соевых белковых концентратов / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова // Материалы Межрегиональной научно-практической конференции «Региональные производители: их место на современном рынке товаров и услуг» часть 1. Красноярск, 2003. – С. 221. 2. Борисова М.М. Совершенствование технологии соевых белковых продуктов / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова // Тезисы докладов ХХХI научной конференции студентов и молодых ученых вузов южного федерального округа, посвященной 35-летию Кубанского государственного университета физической культуры, спорта и туризма. Краснодар, 2004. – С. 218. 3. Борисова М.М. Применение нетрадиционных методов при получении белковых продуктов из сои / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова // Сборник материалов Международного симпозиума «Пищевые биотехнологии: проблемы и перспективы в 21 веке». Владивосток, 2004. – С. 129-131. 4. Борисова М.М. Соевый белковый концентрат по усовершенствованной технологии как способ решения белкового дефицита / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова // Сборник докладов Второй Всероссийской научно-технической конференции-выставки с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации». Москва, 2004. – С. 54-56. 5. Борисова М.М. Модификация извлечения белка в технологии соевого концентрата / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова, В.С. Амуров, М.А. Гребенщикова // Тезисы докладов XXXII научной конференции студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального округа часть 2. Краснодар, 2005. – С. 9. 6. Борисова М.М. Применение соевых белковых продуктов в пищевой промышленности / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова, А.М. Лунев // Известия Высших учебных заведений. Пищевая технология. № 2-3. Краснодар, 2005. – С. 4042. 7. Борисова М.М. Разработка рецептуры нового соуса на молочной основе [Текст] / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова, В.С. Амуров // Сборник Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Пищевая промышленность: Интеграция науки, образования и производства». Краснодар, 2005. – С. 384-385. 24 8. Борисова М.М. Электроактивированный способ получения соевых концентратов / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова, В.С. Амуров, А.М. Лунев // Известия Высших учебных заведений. Пищевая технология. №4. Краснодар, 2005. – С. 68. 9. Борисова М.М. Технологические свойства соевых белковых концентратов / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова., В.С. Амуров // Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки. №1. - Москва, 2005. – С. 48. 10. Борисова М.М. Пищевая и биологическая ценность соевых концентратов, полученных по различным технологиям / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова // Известия Высших учебных заведений. Пищевая технология. №5-6 Краснодар, 2005. – С. 114. 11. Борисова М.М. Молочный соус с растительным белковым загустителем / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова // Материалы IV Международной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» Москва, 2005. – С. 62. 12. Борисова М.М. Реологические характеристики рекомбинированных молочных эмульсий и их стабилизация / М.М. Борисова, Т.В. Бархатова, Н.В. Чернега, Д.В. Братоев, Н.С. Рудик // Известия Высших учебных заведений. Пищевая технология. №4 Краснодар, 2007. – С. 31-32. 13. Решение о выдаче патента РФ на изобретение № 2280371 от 27.07.2006г «Способ производства соевого белкового концентрата» Бархатова Т.В., Борисова М.М., Амуров В.С.
