анистратова оксана вячеславовна

На правах рукописи
АНИСТРАТОВА ОКСАНА ВЯЧЕСЛАВОВНА
РАЗРАБОТКА СПОСОБА ХОЛОДИЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА И
ТВОРОГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКОГО АЗОТА
05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных
продуктов и холодильных производств
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Калининград – 2011
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования « Калининградский
государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «КГТУ»)
Научный руководитель
доктор технических наук, профессор
Серпунина Любовь Тихоновна
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Эрлихман Владимир Наумович
кандидат технических наук, доцент
Харькин Александр Акимович
Ведущая организация
Калининградский филиал АНО ВПО ЦСРФ «Российский университет
кооперации»
Защита диссертации состоится « 28 » декабря 2011г. в 13 часов
на заседа-
нии диссертационного совета Д 307.007.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет» по адресу: 236022, г. Калининград, Советский проспект, 1, ауд. 225.
Факс 8(4012) 96-68-46.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО « Калининградский государственный технический университет».
Автореферат разослан
« 25 » ноября 2011г.
Ученый секретарь диссертационного
совета доктор технических наук,
профессор
Н. Л. Великанов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Молочная промышленность является одной из ведущих отраслей народного хозяйства, обеспечивающих доступными белковыми продуктами все группы населения. В последние годы в России потребление молока и
молочных продуктов на душу населения составляет 250−270 кг на человека и не отвечает рациональной норме в 392 кг. Основной оборот в группе молочных продуктов
по-прежнему определяют традиционные продукты: молоко (31%), творог (15%), сметана и масло (19%) и другие (Discovery Research Group, 2011).
Одним из важных аспектов производства качественных молочных продуктов
является сохранение уникальных свойств сырого молока, особенно в период интенсивной заготовки и переработки. Для первичной обработки сырого молока используются различные способы его консервирования, в том числе и в присутствии низкотемпературных хладагентов.
Творог является продуктом сезонного производства, поэтому для бесперебойного снабжения им потребителей часть изготавливаемого в летний период продукта
резервируют. Одним из способов резервирования творога является замораживание.
Существующие способы замораживания творога зачастую не позволяют получить качественный продукт, поскольку после дефростации органолептические показатели
творога часто утрачиваются.
Большой вклад в изучение физико-химических и микробиологических свойств
молока и молочных продуктов, их изменений под действием низких температур
внесли российские ученые Н. Н. Липатов, Г. В. Твердохлеб, К. К. Горбатова, Г. В.
Фриденберг, Б. Н. Семенов и др.
Высокий потребительский спрос на молочные продукты обусловливает интерес
производителей к поиску новых способов их низкотемпературной обработки. В России использование жидкого азота охватывает лишь узкую группу пищевых продуктов
и практически не исследовано в технологии молочной продукции. Длительное время
отечественные ученые уделяли большое внимание конструктивному решению холодильной техники для молочных продуктов, а развитие новых способов и технологий
происходило медленно. Для решения указанных актуальных проблем холодильной
технологии молока и творога в настоящее время целесообразно применение экологически чистого агента – азота.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы явилось совершенствование
способов низкотемпературного охлаждения молока и замораживания творога с помощью жидкого азота. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
3
-систематизация и анализ научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования;
-исследование микробиологических, органолептических и физико-химических
показателей сырого молока при введении консервирующих агентов;
-определение влияния способов замораживания на изменение показателей качества творога в процессе холодильного хранения;
-изучение влияния продолжительности хранения на показатели качества, микробиологическую безопасность и биологическую ценность творога, замороженного с
использованием жидкого азота;
-разработка способа замораживания творога с использованием криоагента жидкого азота;
-опытно-промышленная апробация усовершенствованной технологии резервирования творога с использованием жидкого азота;
-разработка технической документации на новый вид творога, замороженного
жидким азотом;
- оценка экономической эффективности разработанного способа замораживания творога жидким азотом.
Научная новизна работы и теоретическое значение работы. Научно обоснована и экспериментально доказана целесообразность и эффективность применения
жидкого азота для длительного сохранения микробиологических, технологических и
потребительских свойства сырого молока и творога.
Выявлено, что использование криогенного агента для охлаждения молока тормозит развитие физико-химических и микробиологических процессов и продлевает
бактерицидную фазу до 8 часов.
Впервые установлено замедление процесса синерезиса после замораживания
творога жидким азотом в течение 21 мес. хранения при температуре минус 18 оС, что
обусловливает сохранение его консистенции.
Впервые исследован аминокислотный состав белков творога, замороженного
жидким азотом после 21 месяца холодильного хранения при температуре минус 18оС.
Практическое значение работы. Рекомендовано применение жидкого азота
для получения качественного молока-сырья высшего и первого сорта в процессе хранения без дополнительного введения консервирующих веществ.
Показано, что замораживание в среде жидкого азота более результативно сохраняет микробиологическую безопасность, потребительские, технологические свой4
ства и биологическую ценность творога по сравнению с воздушным замораживанием.
Впервые разработана балловая шкала органолептической оценки творога после
низкотемпературной обработки.
Впервые разработан способ замораживания творога в потребительской таре с
применением жидкого азота, обеспечивающий сохранение качества продукта и пролонгирование сроков его холодильного хранения до двух лет. Подана заявка на патент «Способ замораживания творога» и получено положительное решение от
06.09.2010, что подтверждено заявкой № 2406015.
Усовершенствована технологическая схема резервирования творога на основе
способа его замораживания в потребительской таре жидким азотом, что обеспечивает ресурсосбережение, сокращение технологического цикла и снижение себестоимости продукции.
Разработан проект технической документации ТУ 9222-48752993-2010 «Творог
замороженный «Морозко», который может быть использован на предприятиях, осуществляющих выпуск молочной продукции. На предприятии ОАО «Светлогорский»
выработана опытная партия творога по разработанной технической документации.
Проведены дегустации новой продукции и экспертиза с положительным заключением
о соответствии ее качества установленным требованиям.
Защищаемые положения:
1. Комплексная оценка органолептических, микробиологических и физикохимических показателей, подтверждающая сохранность в течение 8 часов свежевыдоенного молока после обработки жидким азотом на уровне высшего и первого сорта.
2. Научное обоснование эффективности криогенного способа замораживания
творога в потребительской таре в сравнении с воздушным способом.
3. Усовершенствованная технология резервирования замороженного жидким
азотом творога в потребительской таре, обеспечивающая сохранение качества продукта и пролонгирование сроков его холодильного хранения до двух лет.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были
представлены и обсуждены на международных научных конференциях: «Низкотемпературные и пищевые технологии в 21-м веке» (Санкт- Петербург, 2007), «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2008, 2010), «Олимпиада 2014» (Краснодар, 2009). Работа в 2011 г. представлялась на конкурс и вошла в число номинантов
премии Калининградской области "Эврика".
Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации. В период с 2005 по 2011 г. автор лично участвовал в сборе, обработке и анализе
5
экспериментальных материалов по низкотемпературной обработке контрольных и
опытных партий молока и творога и проведении органолептических, микробиологических и физико-химических исследований их качества, самостоятельно разработал
идею замораживания творога в потребительской упаковке, провел статистическую
обработку эмпирических данных, проанализировал полученные результаты, сделал
выводы, дал практические рекомендации.
Публикации. По теме исследования опубликовано 11 научных работ, в том
числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Подана заявка в
«Роспатент» на новый способ замораживания творога.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 7 глав, заключения,
списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 128 печатных страницах,
содержит 37 таблиц и 26 рисунков. Список литературы включает 119 наименований
работ отечественных и зарубежных авторов.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении обоснована актуальность, научная новизна, практическая значимость диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, представлены защищаемые положения.
Глава 1. Аналитический обзор по проблемам консервирования сырого молока и творога. На основе обобщения и критического анализа опубликованных литературных данных, отражающих современное состояние сырьевой базы молочной
промышленности в Калининградской области, а также проблемные вопросы о первичной обработке молока и замораживании творога, доказаны преимущества криогента жидкого азота для низкотемпературной обработки данных продуктов.
Глава 2 . Объекты и методы исследования. Объектом исследования служило
коровье молоко, полученное в летний период. Из этого молока также изготавливали
творог жирностью 9% в соответствии с ТУ 9222-180-00419785-04. Для низкотемпературной обработки молока и творога использовали жидкий азот, полученный на
установке «ЗИФ 500». Структурная схема исследования представлена на рис. 1.
6
Аналитический обзор научно-технической литературы по способам консервирования сырого молока и резервирования творога
Аналитический обзор научно-технической литературыпо проблеме…..
Формулирование целей и задач исследований, определение методологического подхода
Показатели качества:
-органолептические,
-физико-химические,
-микробиологические
Исследование влияния различных способов замораживания на качество творога,
расфасованного в потребительскую тару в
процессе холодильного хранения
Исследование влияния различных способов охлаждения на
качество молока в процессе
хранения
1. Контрольная партия молока, охлажденная через охладитель
2. Партия молока с добавлением антибиотика «Низин», охлажденная через охладитель
3. Партия молока, охлажденная жидким азотом
Показатели качества:
-органолептические,
-физико-химические,
-микробиологические
1. Контрольная партия творога, замороженная воздушным способом
2. Партия творога, замороженная жидким азотом
3. Партия творога, замороженная жидким азотом и хранившаяся в модифицированной среде, состоящей из азота (МГС)
Хранение 12 месяцев при температуре минус 18оС
Хранение в течение 8 часов
Исследование хранимоспособности партии творога, замороженной с использованием жидкого азота (21 месяцев холодильного хранения)
Пролонгирование срока холодильного хранения
Разработка технологии резервирования творога с применением жидкого
азота
Показатели качества:
-органолептические,
-физико-химические,
-микробиологические
Установка предельного срока холодильного хранения творога
Производственная проверка
Разработка технической документации
Рисунок 1 - Схема экспериментальных исследований
7
Оценка экономических показателей и эффективности способа резервирования творога с использованием жидкого азота
Отбор и подготовку проб для лабораторных исследований осуществляли согласно требованиям ГОСТ 3622, ГОСТ 13928 и ГОСТ 26809.
Органолептическую
оценку качества сырого молока и творога проводили с использованием стандартных
методов по ГОСТ Р 52054, ГОСТ 28283, ГОСТ Р 52096. Для органолептической оценки творога после дефростации разработали десятибалльную шкалу и комплексную
оценку органолептического качества (КООК) с учетом коэффициентов весомости показателей (Е.В. Шепелева, 2008). Определение кислотности осуществлялось согласно
ГОСТ 3624-92. Микробиологические показатели
устанавливали в соответствии с
ГОСТ 9225-84. Термоустойчивость молока анализировали согласно ГОСТ 25228-82,
наличие соматических клеток по ГОСТ 23453-90, влажность творога по ГОСТ 362673. Анализ аминокислотного состава выполнялся методом ионообменной хроматографии на аминокислотном анализаторе «Shimadzu 10-Avp» в ФГУ «Ленинградская
межобластная ветеринарная лаборатория». Результаты исследований проводились 3кратным измерением и обрабатывались методами статистического анализа с помощью программ
Microsoft Office Excel 2007 при доверительной вероятности 95%.
Апробация и внедрение результатов проведены в условиях ОАО «Светлогорский».
Глава 3. Исследование
5,5
влияния способов низкотемпературной обработки на по-
Балл
5,0
казатели качества сырого молока. Органолептические пока-
4,5
затели молочных
продуктов в
значительной мере определяют-
4,0
ся качественными особенностями сырого молока. Наибольше-
3,5
2
4
6
Продолжительность хранения , ч
8
му изменению в процессе хранения и транспортирования по-
Контрольная партия
Партия с антибиотиком "Низин"
Партия, охлажденная азотом
двергаются запах и вкус сырого
молока, по их изменению судят
Рисунок 2 - Динамика изменения показателей
вкуса и запаха молока в процессе хранения
о снижении его качества.
Мгновенное охлаждение свежего коровьего молока жидким азотом без дополнительного введения ингибиторов и стабилизаторов обеспечивает сохранение его
свежести (рис. 2).
8
Партия молока, обработанного
криогентом, имела «отличное» и «хорошее»
качество в течение восьмичасового хранения.
Технологические характеристики молока существенно зависят от показателей
титруемой кислотности (а) и КМАФАнМ (б) (рис. 3). Значительное нарастание кислотности с 17,0 до 19,2 оТ и КМАФАнМ с 2∙104 до 4∙106 КОЕ/см3 отмечено в образцах, которые охлаждали с применением емкостного охладителя (медленное охлаждение). В конце хранения данное молоко соответствовало второму сорту.
Консервирование молока путем введения антибиотиков запрещено российским
законодательством, но производители применяют их негласно. Использование в качестве дополнительного барьерного фактора порчи и скисания антибиотика «Низин»
позволяло стабилизировать кислотность и КМАФАнМ в экспериментальной партии
молока-сырца. Присутствие «Низина» автоматически снижало сортность молока до
второго и исключало переработку данного сырья на кисломолочные продукты.
Отсутствие патогенной и условно патогенной микрофлоры, низкое содержание
соматических клеток во всех исследуемых партиях молока подтвердили высокое качество сырья и санитарное состояние молочной фермы (табл.1).
Таблица 1 - Микробиологические показатели молока в процессе хранения
Партия молока
1-я опытная
(антибиотик «Низин»)
Контрольная
ПродолжиПатоген- Содержательность
ные, в т.ч. ние сомахранения,
КМАсальмо- тических КМАч
ФАнМ, неллы (не клеток
ФАнМ,
КОЕ/ см3 допусв 1 см3 КОЕ/ см3
каются в не более
25,0 г)
Патогенные, в т.ч.
сальмонеллы (не
допускаются в
25,0 г)
2-я опытная
(охлажденное азотом)
ПатогенСодержаные, в т.ч.
ние сомасальмотических КМАнеллы (не
клеток
ФАнМ,
допусв 1 см3 КОЕ/ см3
каются в
не более
25,0 г)
Содержание соматических
клеток
в 1 см3
не более
0
2·104
2·105
2·104
2·105
2·104
2·105
2
3·104
2·105
2·104
2·105
2·104
2·105
4
4·105
2·105
2·104
2·105
2·104
6
5·105
2·105
2·105
2·105
3·105
2·105
8
4·106
2·105
3·105
2·105
3·105
2·105
Не обнаружено
Не обнаружено
9
Не обнаружено
2·105
3
5
КМАФАнМ КОЕ/см
Титруемая кислотность, Тооо
20,0
19,0
18,0
4
3
2
1
0
17,0
0
2
6
Продолжительность хранения, ч
0
2
4
6
Продолжительность хранения, ч
Контрольная партия
Партия с антибиотиком «Низин»
Партия охлажденная жидким азотом
8
а)
8
б)
Рисунок 3 - Динамика изменения титруемой кислотности
и КМАФАнМ (а) молока в процессе хранения (б)
Таким образом, применение жидкого азота на этапе первичной обработки молочного сырья тормозит развитие микрофлоры и позволяет значительно пролонгировать его бактерицидную фазу до восьми часов.
Анализ термоустойчивости свежевыдоенного коровьего молока (рис.4) показал,
что охлаждение его жидким азотом увеличивало устойчивость в нем термолабильных
белковых компонентов. В этом варианте не зафиксировано образования хлопьев и
выпадения осадка при добавлении к молоку спирта с концентрацией 80%. С учетом
этих данных партия молока была отнесена к первой группе по термоустойчивости.
При этом партия молока с добавлением консерванта «Низин» относилась ко второй
группе термоустойчивости, а образец контрольной партии молока соответствовал
Концентрация спирта, %
только третьей.
75
65
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8
Продолжительность хранения, ч
Контрольная партия
Партия с антибиотиком «Низин»
Партия охлажденная жидким азотом
Рисунок 4 - Динамика изменения термоустойчивости молока
в процессе хранения
10
Оценка всех основных технологических показателей качества молока для установления его сортности в процессе хранения подтвердила приоритет низкотемпературной обработки сырого молока жидким азотом (табл. 2).
Таблица 2 - Комплексная оценка сортности исследуемого молока в процессе
хранения
Партия молока
Наименование
1-я опытная
(антибиотик «Низин»)
Продолжительность хранения, ч
Контрольная
показателя
2-я опытная
(охлажденная азотом)
2
4
6
8
2
4
6
8
2
4
6
8
КМАФАнМ КОЕ/ см3,
не более
3·104
4·105
5·105
4·106
2·104
2·104
2·105
3·105
2·104
2·104
3·105
3·105
Кислотность, оТ
17,5
17,7
18,4
19,3
17,2
17,4
17,9
18,2
17,2
17,3
17,6
18,0
Термоустойчивость
(группа)
I
I
III
III
I
I
II
II
I
I
I
I
Вкус и запах
чистый
чистый
слабовыр.
нечи
стый
чистый
чистый
чистый
слабовыр.
чистый
чистый
чистый
слабовыр.
Молоко, охлажденное жидким азотом, на протяжении первых часов хранения
сохраняло качество на уровне высшего сорта, а последующие шесть и восемь на
уровне первого (табл. 3). Снижение сортности отмечено в образцах, охлажденных с
использованием емкостного охладителя. Спустя шесть и восемь часов данное молоко
соответствовало второму сорту. Опытная партия сырья, в которое был добавлен антибиотик «Низин», на всех этапах хранения соответствовала только второму сорту.
Таким образом, экспериментально доказана высокая эффективность применения жидкого азота для продления бактерицидной фазы молока и сохранения его
сортности в период сбора и доставки к месту переработки молока на протяжении
восьми часов.
Таблица 3 - Сортность исследуемых партий молока в процессе транспортирования
Продолжительность хранения, ч
2
4
6
Сортность молока
Партия молока
0
Контрольная
Высший
Высший
Первый
Второй
Второй
Высший
Второй
Второй
Второй
Второй
Высший
Высший
Первый
Первый
Первый
1-я опытная
(антибиотик «Низин»)
2-я опытная
(охлажденная азотом)
11
8
Глава 4. Оценка изменений показателей качества творога, замороженного
различными способами в процессе холодильного хранения. При холодильном
хранении постепенно ухудшается качество творога, в том числе и его органолептические свойства. Для комплексной оценки органолептического качества (КООК)
творога, консервированного воздушным и криогенным способами, была разработана
специальная шкала, на основе которой определены уровни его качества после дефростации (рис. 5). Значение КООК творога, замороженного воздушным способом, по
истечении 12 месяцев холодильного хранения снизилось с 10,0 до 6,2. Продукт характеризовался суховатой консистенцией, наблюдалось небольшое распадение творожного зерна. Творог, замороженный в среде криогента, сохранял хорошее качество,
характеризовался значениями КООК 8,3 - 8,4 соответственно.
9≤КООК≤ 10
7≤КООК≤ 8
4≤КООК≤ 6
1≤КООК≤ 3
Высокое
Хорошее
Удовлетворительное
Неудовлетворительное
Рисунок 5 − Уровни качества творога после дефростации
Результаты КООК (а) и показателя «титруемая кислотности» (б) партий творога, замороженных различными способами, подтвердили, что наиболее эффективным
способом холодильного хранения является замораживание творога с применением
жидкого азота (рис.6)
При использовании жидкого азота зернистая структура творога не нарушалась.
В этом случае вода замерзала очень быстро в виде мелких кристаллов, за счет чего
происходила более равномерная кристаллизация влаги по всему объему продукта.
После размораживания потеря сыворотки были минимальной (рис.7, а, б).
Влажность свежеизготовленного творога перед закладкой на хранение составила 73,0 % (рис.8, а). В конце хранения контрольной партии было отмечено снижение
влагосодержания творога c 73,0 % до 70,2 %.
12
10,0
189
187
Кислотность, Т
КООК
9,0
8,0
185
183
7,0
181
6,0
179
3
6
9
12
0
3
Продолжительность хранения, мес.
6
9
Продолжительность хранения,мес.
12
Контрольная партия творога
Творог, замороженный жидким азотом
Партия творога, хранившаяся в МГС
а)
б)
Рисунок 6 − Динамика изменения КООК (а) и титруемой кислотности (б) творога
в процессе хранения
а)
б)
Рисунок 7 – Внешний вид творога, замороженного воздушным (а)
и криогенным (б) способами
Продолжительность хранения, мес.
Влажность,%
73
72
71
0,13
0,14
12
0,24
0,10
0,11
9
0,20
0,09
0,09
6
0,15
0,05
0,06
3
0,10
70
0
3
6
9
12
0
0,05
0,1
0,15
0,2
Потеря массы, %
Продолжительность хранения, мес.
Партия творога, хранившаяся в МГС
Контрольная партия творога
Творог замороженный жидким азотом
Партия творога хранившаяся в МГС
Творог, замороженный жидким азотом
Контрольная партия творога
а)
б)
Рисунок 8 − Динамика изменения влажности (а) и естественной убыли массы (б)
творога в процессе хранения
13
0,25
Для двух опытных образцов, обработанных криогенным жидким азотом и хранившихся в модифицированной среде, уменьшение показателя равнялось соответственно 71,8 % и 72,1 %. Низкая «естественная убыль массы» творога всех исследуемых образцах
после дефростации по истечении 12 месяцев хранения объясняется
герметичностью упаковки после фасования (рис.8, б).
В образцах партии творога, замороженного жидким азотом и хранившегося в
модифицированной газовой среде, зафиксированы наименьшие потери массы после
дефростации продукта - 0,14 % и 0,13 % соответственно. Применение жидкого азота
для замораживания творога и герметичной упаковки позволило снизить потерю массы, что обеспечивало больший выход готового продукта.
Микробиологические исследования творога, замороженного различными способами, подтвердили безопасность всех образцов после 12 месяцев хранения при
температуре минус 18 оС. На протяжении всего срока хранения во всех исследуемых
партиях творога не были обнаружены бактерии группы кишечной палочки (БГКП,
колиформы, патогенные, в т.ч. сальмонеллы) (табл.4).
Таблица 4 - Микробиологические показатели партий творога
Партия творога
Наименование
показателя
Гигиенический
норматив
Контрольная партия
(3-12 мес.)
1-я опытная партия.
Замораживание
жидким азотом
(3-12 мес.)
Патогенные, в т.ч.
сальмонеллы
не допускаются
в 0,01г
не допускаются
в 25,0г
Плесени, КОЕ/г
не более 50
Менее 50
Дрожжи, КОЕ/г
не более 100
Менее 100
БГКП (коли-формы)
2 -я опытная партия.
Замораживание
жидким азотом +
(МГС)
(3-12 мес.)
Не обнаружено
Не обнаружено
В период холодильного хранения все стандартные показатели качества опытных и контрольной партий достоверно не отличались по технологическим характеристикам. Отсутствие существенных различий в уровне качества творога опытных
вариантов при хранении в обычной и модифицированной газовой среде санкционирует необходимость введения азота в упаковку.
Глава 5. Исследование показателей качества творога, замороженного жидким азотом, в процессе длительного холодильного хранения. С учетом стабильности в течение 12 месяцев всех основных технологических показателей творога в
партии, замороженной жидким азотом, были продолжены исследования по пролонги14
рованию сроков ее холодильного хранения. При последующем холодильном хранении этого образца на протяжении 21 месяцев не зафиксировало ухудшения вкуса и
внешнего вида. В продукте наблюдалось незначительное распадение творожного зерна. Не было отмечено и ухудшения такого уязвимого технологического показателя,
как консистенция. В конце хранения КООК снизилась на 25%. При этом продукт
оставался на уровне хорошего качества (рис. 9, а).
10,0
187
КООК
о
9,5
Титруемая кислотность, Т
9,7
9,3
9,0
8,7
8,5
8,4
8,3
8,0
8,0
7,6
7,5
186
185
184
184
12
15
182
182
181
179 179
178
7,0
3
0
6
9
12
15
18
21
Продолжительность хранения, мес.
3
6
9
18
21
Продолжительность хранения, мес.
а)
б)
Рисунок 9 - Динамика изменения КООК (а) и титруемой кислотности (б)
партий творога длительного хранения
Установлено, что титруемая кислотность в ходе хранения творога нарастала
медленно (рис. 9, б). По этой причине в конце хранения при органолептической оценке творога не был зафиксирован такой порок, как «излишне кислый вкус». В партии,
замороженной азотом, данный показатель существенно не менялся и концу холодильного хранения увеличился менее чем на 5%.
С учетом ранговой оценки качества замороженный продукт в период всего срока холодильного хранения характеризовался показателями на уровне «отличный и
хороший».
Замораживание жидким азотом творога, предварительно расфасованного в потребительскую тару, оказало положительное влияние на сохранение исходного уровня влагосодержания. Результаты экспериментальных наблюдений показали, что при
холодильном хранении в течение 21 месяца влажность творога изменилась крайне незначительно с 73,0 до 70,7 % , что составило не более чем 3% от исходного значения
(рис. 10,а). Естественная убыль массы в твороге, замороженного жидким азотом в
конце холодильного хранения составила 0,2 % (рис.10, б).
15
73
73,0
21
72,5
Продолжительность хранени, мес.
72,8
72,5
Влажность, %
72,2
72
71,8
71,5
71,4
71,2
0,20
18
0,18
15
0,16
12
0,14
9
0,11
0,09
6
71
3
70,7
70,5
0
3
6
9
12
15
18
0,00
21
0,06
0,05
0,10
0,15
0,20
Потери массы,%
Продолжительность хранения, мес.
а)
б)
Рисунок 10 - Динамика изменения влажности (а) и потеря массы (б) партий творога
длительного хранения
В период длительного холодильного хранения творога, замороженного жидким
азотом и хранившегося в герметичной упаковке, не было выявлено патогенной и условно патогенной микрофлоры. В конце низкотемпературного хранения количество
молочнокислых микроорганизмов в опытном образце продукта снизилось с 1∙10 6
КОЕ/г до 1∙104 КОЕ/г (табл. 5).
Часть полезных и необходимых микроорганизмов для здоровья человека погибла в процессе замораживания и хранения. Но достичь необходимого уровня полезной микрофлоры в твороге с пролонгированным сроком хранения (не менее 1∙10 6
КОЕ/г) можно на стадии его изготовления творога, увеличив количество вносимой
закваски. Что в дальнейшем позволит получить безопасный и полезный для здоровья
человека продукт с пролонгированным сроком хранения.
Таблица 5 − Микробиологические показатели творога длительного хранения
Наименование
показателя
БГКП
(коли-формы)
Патогенные, в т.ч.
сальмонеллы
Продолжительность
хранения, мес.
Гигиенический норматив
15
18
Не допускаются в 0,01 г
Не обнаружено
Не допускаются в 25,0 г
Не обнаружено
Плесени, КОЕ/г
Не более 50
Менее 50
Дрожжи, КОЕ/г
Не более 100
Менее 100
Молочнокислые
микроорганизмы, КОЕ/г
Не регламентируются
Менее 1∙104
16
21
Хроматографический анализ содержания незаменимых аминокислот в составе
белков творога подтвердил высокую их сохранность при использовании в качестве
криогента азота. В белках исследуемой партии творога в конце холодильного хранения обнаружены все незаменимые аминокислоты. Высокие показатели биологической
ценности белков творога после длительного срока хранения подтвердили результаты
вычисления аминокислотного скора. При сравнении значений его скора с белкамиэталонами всех категорий потребителей детей и взрослых - установлена высокая степень соответствия аминокислотного состава белков творога, замороженного жидким
азотом, формуле сбалансированного питания (табл. 6).
Таблица 6 − Биологическая ценность белка творога по данным АК скора (%)
Творог, поНезаменимые
сле 21 мес.
аминокислоты
хранения,
АК скора белка творога в сравнении с белком-эталоном
Для детей
Для женщин
Для мужчин
г/100 г белка
ФАО/ВОЗ
(1973)
Валин
6,8
161
212
166
136
Изолейцин
4,8
117
171
165
120
Лейцин
10,8
159
245
284
154
Лизин
8,1
169
253
253
147
Метионин+цистин
2,9
83
69
83
83
Фенилаланин
5,4
132
108
76
90
Треонин
4,8
178
240
253
135
Триптофан
4,5
450
450
450
450
Комплексные исследования органолептических, физико-химических и микробиологических показателей творога опытной партии на протяжении 21 месяца холодильного хранения доказывают соответствие его качества требованиям нормативной
документации. С учетом обеспечения микробиологической безопасности и сохранности органолептических показателей, высокого уровня всех незаменимых аминокислот
технология резервирования творога может быть усовершенствована и срок хранения
замороженного жидким азотом творога может быть пролонгирован до 21 месяца.
Глава 6 «Разработка способа резервирования творога с применением жидкого азота». В настоящее время наибольшее распространение получило резервирование творога в блоках массой 6,0-6,5 кг. Такая технология замораживания связана с сезонностью поставок молочного сырья, а также с увеличивающимися объемами производства разнообразных творожных продуктов. Используемая схема резервирования
17
(замораживания) творога на предприятиях молочной промышленности включает следующие трудоемкие и длительные операции: фасовку и упаковку, замораживание,
хранение, размораживание.
При данном способе резервирования творога не исключается возможность повторного микробиологического обсеменения творога на операциях дефростации, растаривания блоков и фасования. В дальнейшем это может ухудшить качество и сократить
срок реализации готового молочного продукта. Такая технология резервирования, несомненно, предназначена только для творога, который подлежит дальнейшей переработке.
Проведенные исследования подтвердили, что замораживание предварительно
расфасованного свежевыработанного творога жидким азотом имеет ряд преимуществ
и санкционирует разработку нового способа резервирования творога (рис.11).
Свежевыработанный творог
Традиционная схема
резервирования творога
Резервирование творога с
использованием жидкого азота
Фасование творога в потребительскую тару массой 200 г
Фасование творога в блоки (брикеты)
Замораживание блоков (брикетов)
Замораживание жидким азотом творога в потребительской таре
Хранение при температуре
минус 18 оС
Размораживание при температуре
0-6 оС
Герметизация тары
Растаривание блоков (брикетов)
Хранение при температуре
Переработка творога
минус 18 оС
Фасование творога в потребительскую
тару
Размораживание при температуре
0-6 оС
Хранение при температуре
0-6 оС
Реализация
Рисунок 11 − Технологическая схема резервирования творога с использованием
жидкого азота
18
Новый способ резервирования позволяет исключить несколько технологических операций, не требует больших производственных площадей и может применяться на действующий линиях по производству творога.
Новизна технологического решения «Способ замораживания творога» подтверждена заявкой на патент и разработано ТУ 9222-48752993-2010 «Творог замороженный «Морозко».
Глава 7. Оценка экономической эффективности производства творога, замороженного жидким азотом в потребительской таре. Расчет экономической эффективности резервирования творога на базе разработанного способа в условиях действующего предприятия подтвердил, что производство фасованного замороженного
жидким азотом творога очень перспективно, т. к. модернизация не требует больших
инвестиций. Расчет точки безубыточности подтвердил, что достаточно производить
менее 300 кг в день творога «Морозко», чтобы его производство приносило прибыль
(рис.12).
Для оценки рентабельности
рассчитывались
показатели вало-
вого и чистого дохода, прибыли,
уровня рентабельности производст-
Объем безубыточного производства
ва и реализации продукции, окупаемости затрат, уровня рентабельности основных фондов, нормы
прибыли. Невысокая себестоимость
продукта и короткий срок окупаемости свидетельствуют о большой
привлекательности проекта.
Рисунок 12 − Анализ точки безубыточности
19
ВЫВОДЫ
1. Теоретически и экспериментально доказана целесообразность применения
жидкого азота для сохранения потребительских, технологических и санитарных показателей качества, регламентированных гигиеническими требованиями к сырому молоку и творогу.
2. В результате исследования органолептических, физико-химических и микробиологических показателей сырого молока, обработанного жидким азотом, подтверждена стабилизация его бактерицидной фазы без дополнительного введения консервантов, что обеспечивает сохранение сырья высшего и первого сорта в течение восьми часов хранения.
3. Установлено, что предварительное фасование творога в потребительскую тару перед замораживанием воздушным способом и ее герметизация позволяют сохранить качество творога жирностью 9 % в течение 12 месяцев холодильного хранения.
4. Разработан эффективный способ низкотемпературного замораживания творога, включающий предварительную порционную расфасовку свежеприготовленного
продукта, орошение его жидким азотом в потребительской таре в количестве 40-60 %
от массы продукта с учетом жирности творога и последующее направление на хранение. Способ апробирован в промышленных условиях.
5. Стабильность в процессе длительного хранения органолептических, физикохимических и микробиологических показателей творога, замороженного с использованием жидкого азота, подтвердили предельный срок его хранения – 21 месяц при
минус 18°С, что гарантирует бесперебойную поставку потребителям.
6. Установлено, что применение жидкого азота для низкотемпературной обработки творога замедляло процесс синерезиса и снижало потерю массы продукта. За
21 месяц холодильного хранения убыль массы творога жирностью 9 % составила
0,2 % от исходной массы.
7. Подтверждено, что после 21 месяц холодильного хранения творога, замороженного азотом, в составе его белков эссенциальные аминокислоты составили 48,1%,
в том числе доля триады наиболее важных незаменимых аминокислот (лизин, серосодержащие, триптофан) составила 32, 2%.
8. Усовершенствована технология резервирования творога за счет использования жидкого азота на операции замораживания, что обеспечивает экологичность, ре-
20
сурсобережение и снижение себестоимости продукции за счет исключения трех технологических операций: формирования блоков, дефростации, растаривания.
9. В результате выполненных исследований разработана и утверждена техническая документация на новый продукт «Творог замороженный «Морозко» (ТУ 922248752993-2010), в соответствии с которой выпущена опытно-промышленная партия
продукции .
10. Экономический эффект от внедрения нового способа замораживания творога жидким азотом характеризует высокие уровни производственной и коммерческой
рентабельности, которые составляют соответственно 139% и 111%.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
В ведущих изданиях из перечня ВАК Минобранауки России:
1. Анистратова О. В., Серпунина Л. Т. Совершенствование холодильной обработки молока и творога // Молочная промышленность. – 2009.− № 10. − С. 46−47.
2. Анистратова О. В., Серпунина Л. Т., Гаплевская Н.М. Резервирование творога и масла с использованием жидкого азота // Сыроделие и маслоделие. – 2011.− №
5. − С. 53−54.
В других изданиях:
3. Анистратова О. В., Семенов Б.Н., Серпунина Л. Т. Альтернативные способы
сохранения молока при первичной обработке // Низкотемпературные и пищевые технологии: материалы 3-й международной научно-технической конференции. – СПб.,
2007. – С. 312.
4. Анистратова О. В. Использование азотных технологий для удлинения сроков
хранения молока и молочных продуктов // Вестник молодежной науки − 2008: сборник научных трудов молодых ученых / КГТУ – Калининград, 2008. − С.134−135.
5. Анистратова О.В., Семенов Б.Н., Серпунина Л.Т. Использование криогенных
технологий для резервирования творога // Инновации в науке и образовании − 2008:
материалы YI международной научной конференции / КГТУ – Калининград, 2008.−
С. 363−365.
6. Анистратова О. В. Резервирование молока и молочных продуктов с использованием жидкого азота // Участник молодежного научно-инновационного конкурса
У.М.Н.И.К.: доклады номинации. – Калининград, 2008.− С. 26−29.
7. Анистратова О.В. Азотные технологии при первичной переработке молока /
О.В. Анистратова, Б.Н. Семенов, Л.Т. Серпунина и др. // Переработка молока. –
2008.− № 3.− С. 34−35.
8. Анистратова О.В., Серпунина Л. Т. Низкотемпературное хранение творога //
Олимпиада 2014: технологические и экологические аспекты производства продуктов
здорового питания: материалы международной научной конференции / КубГТУ –
Краснодар, 2009.− С. 29−32.
21
9. Анистратова О.В. Разработка эффективного способа холодильной обработки творога с использованием жидкого азота // Инновации в науке и образовании−2010: Тр. международной конференции / КГТУ – Калининград, 2010.−
Часть 2. − С.18−21.
10. Анистратова О.В., Серпунина Л. Т. Разработка эффективного способа криоконсервирования молока и творога // Известия КГТУ – Калининград, КГТУ, 2010. –
№ 18. – С. 80-87.
11. Анистратова О.В. Разработка эффективного способа холодильной обработки молока и творога // Вопросы зоотехнии и ветеринарной медицины: материалы
международного научного семинара. Калининград (19 окт.). – Калининград, 2010. –
С. 10 – 19.
22
Подписано к печати
.11.2011 г. Формат 60×84 1/16.
Усл. п.л. 1,0. Уч.-изд.л.1,12. Тираж 100 экз. Заказ №
Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ», 236022 г. Калининград, Советский проспект, 1
23