Новые возможности для улучшения качества молокосодержащих продуктов с применением эмульгатора-кристаллизатора

Современные условия социально-экономического развития выдвигают все более серьезные требования к предприятиям пищевой отрасли, в частности в аспектах модернизации производственных процессов и повышения их общей эффективности. В условиях высокой конкуренции на рынке предприятия могут сохранять устойчивые позиции и формировать лояльность потребителей только за счет быстрого реагирования на изменения и внедрения инноваций в ассортиментную политику [1].

На данный момент особенно актуальным становится изучение и освоение новых рыночных ниш, которые ранее оставались вне активного внимания отечественных производителей. Разработка новых видов продуктов питания должна учитывать не только вкусовые и физико-химические качества, но и экономическую обоснованность их промышленного производства.

Таким образом, направления развития пищевой промышленности, включая производство молочной и молокосодержащей продукции, в значительной мере зависят от рыночной среды. Это обусловливает необходимость системного подхода к инновациям и стратегическому планированиюврамкахтехнологическихипродуктовыхтрансформаций.

Продукты традиционного ассортимента, такие как творог и сметана, отличаются высокой биологической и пищевой ценностью, о чем свидетельствует их стабильный спрос. Они являются источниками легкоусвояемыхжировибелков, атакжесодержаткомплексминеральных веществ, включая кальций и фосфор. Кроме того, в этих продуктах присутствует активная молочная микрофлора и биологически значимые минорные соединения, синтезируемые в процессе ферментации [2, 3].

В настоящее время рынок насыщен разнообразными вариантами даннойкатегориипродукции.Вторговлепредставленыкактрадиционные формы творога и сметаны, произведённые на основе натурального молока и сливок, так и продукты с заменителями – например, творожные и сметанные изделия с добавлением заменителя молочного жира (ЗМЖ) и обезжиренного сырья, что позволяет регулировать себестоимость и потребительские свойства готового продукта.

Разнообразие представленных видов обусловлено устойчивым интересом со стороны потребителей и положительным влиянием этих продуктов на здоровье при регулярном употреблении. Особенно важно отметить, что технологии производства творога в последние годы претерпели значительные изменения.

Современные технологические подходы позволяют не только повысить эффективность переработки сырья, но и обогащать конечный продукт витаминами и минеральными веществами, увеличивая его биологическую ценность и адаптируя свойства под нужды различных потребительских групп [4].

В последние годы наблюдается устойчивый рост ассортимента творожной продукции, что связано с расширением ее применения в разных направлениях пищевой промышленности [5, 6, 7]. Новые продукты в этой категории заняли прочное место в сегменте десертов, успешно конкурируя с йогуртами и другими молочными десертами.

Кроме того, такие продукты находят широкое применение в кулинарии и кондитерском производстве, где используются как основа для различных изделий [8-11]. Особенно активно развивается направление молокосодержащих товаров, в которых часть молочного жира заменена растительными компонентами. Эти изделия уверенно удерживают позиции на рынке как в рознице, так и в сегментах B2B и HoReCa.

К молокосодержащим продуктам относятся изделия, в составе которых обязательно присутствуют молочные компоненты (молоко, сливки, масло, молочный жир), дополненные заменителем молочного жира (ЗМЖ). Пропорции этих ингредиентов подбираются с учетом необходимости сбалансированного состава, благоприятного для усвоения организмом. При этом физико-химические характеристики ЗМЖ близки к натуральному молочному жиру [12].

ЗМЖ имеет и ряд преимуществ: в нем практически нет холестерина, и он содержит значительно меньше трансизомеров жирных кислот. Учитывая, что избыточное потребление трансизомеров и холестерина связано с рисками нарушений липидного обмена, использование ЗМЖ в молокосодержащих продуктах считается оправданным [13].

Сегодня на основе традиционных рецептур творога и сметаны активно выпускаются белково-жировые и жировые продукты, в которых молочный жир полностью заменен на растительные масла. При этом применяются проверенные рецептуры и технологические схемы, что позволяет достичь нужных вкусовых и текстурных характеристик. Особенно это важно для продукции, используемой в общественном питании.

Однако из-за роста стоимости ЗМЖ производители вынуждены оптимизировать рецептуры. Одним из подходов стала частичная замена ЗМЖ на дезодорированные, рафинированные растительные масла, которые обладают хорошими показателями доступности, содержат много полезных жирных кислот и почти не содержат трансизомеров [14].

Тем не менее, разница в свойствах ЗМЖ и растительных масел может влиять на структуру, стабильность и технологические параметры готового продукта. Для устранения этих отличий в состав вводят специальные функциональные добавки – эмульгаторы. При замене ЗМЖ эмульгаторы не только стабилизируют продукт, но и способствуют кристаллизации жиров, обеспечивая нужную текстуру и предотвращая дефекты, связанные с различием температур плавления и застывания жиров.

До недавнего времени основная часть эмульгаторов, используемых в отечественном производстве, импортировалась. Это предопределило необходимость создания собственной базы по их производству. Научные исследования в этой области соответствуют целям, обозначенным в рамках «Стратегии повышения качества пищевой продукции в РФ до 2030 года» и программам импортозамещения.

Изучение свойств отечественных эмульгаторов имеет важное прикладное значение, позволяя эффективно внедрять их в различных отрасляхпищевойиндустрии. Вусловияхбольшоговыбораэмульгаторов, как российских, так и зарубежных [15], особое внимание уделяется исследованию их влияния на физико-химические и органолептические характеристики готовой продукции.

Цели и задачи исследования – оценить эффективность использования растительных масел взамен ЗМЖ в продуктах сложного сырьевого состава, произведенных по технологии творога и сметаны, и провести исследования по влиянию эмульгатора-кристаллизатора на формирование показатели их качества.

Объекты и методы исследования

Объектами исследований были экспериментальные продукты, произведенные по технологии творога и сметаны, полученные в условиях экспериментальных выработок на одном из действующих предприятий.

Матрица образцов термостабильных продуктов, произведенных по технологии творога:

• •    Образец 1 – продукт на основе обезжиренного молока и ЗМЖ (доля в жировой фазе – 100 %);

• •    Образец 2 – продукт на основе обезжиренного молока, ЗМЖ (доля в жировой фазе 80 %), растительного масла (доля в жировой фазе 20 %), эмульгатор-кристаллизатор (0,1 %);

• •    Образец 3 – продукт на основе обезжиренного молока, ЗМЖ (доля в жировой фазе 45 %), растительного масла (доля в жировой фазе 55 %), эмульгатор-кристаллизатор (0,3 %).

Рецептуру продукта рассчитывали таким образом, чтобы получить общую массовую долю жира – 9,0 %.

Матрица образцов продуктов, произведенных по технологии сметаны:

• •    Образец 1 – продукт на основе обезжиренного молока и ЗМЖ (доля в жировой фазе 100 %);

• •    Образец 2 – продукт на основе обезжиренного молока, ЗМЖ (доля в жировой фазе 60 %), растительного масла (доля в жировой фазе 40 %), эмульгатор-кристаллизатор (0,2 %);

• •    Образец 3 – продукт на основе обезжиренного молока, ЗМЖ

(доля в жировой фазе 40 %), растительного масла (доля в жировой фазе 60 %), эмульгатор-кристаллизатор (0,3 %).

Массовая доля общего жира в продуктах составляла 20,0 %.

В данном эксперименте был использован ЗМЖ со следующими характеристиками: м.д.ж. - не менее 99,7 %; м.д. влаги и летучих веществ - не более 0,3 %; температура плавления - в диапазоне 32-35 оС; доля насыщенных жирных кислот - не более 44 %; м.д. трансизомеров жирных кислот - не более 2 %; м.д. твердых триглицеридов: при 10 оС в диапазоне 43–49 %, при 20 оС – 18–22 %, при 30 оС – 3–7 %, при 35 оС - 0-4 %; кислотное число - не более 0,2 мг КОН/г; перекисное число – не более 1,0 мэкв. активн. кислорода/кг.

В качестве эмульгатора-кристаллизатора применяли ингредиент со следующими физико-химическими свойствами: температура плавления ~ 61 оС; йодное число ~ 3 г йода/100 г; свободные жирные кислоты - не более 0,5 %; трансизомеры жирных кислот - не более 2,0 %; кислотное число - не более 0,6 мг КОН/г; перекисное число - не более 10 мэкв активн. кислорода/кг; число омыления - 168-181 мг КОН/г.

Для частичной замены ЗМЖ применяли масло подсолнечное рафинированное дезодорированное высшего сорта вымороженное с м.д.ж. 99,9 %.

В ходе технологического процесса оценивали: рН сгустка по ГОСТ ГОСТ Р 54669-2011 [16]; органолептические показатели для продуктов, произведенных по технологии творога, по ГОСТ 31453-2013 [17]; органолептические показатели для продуктов, произведенных по технологии сметаны, по ГОСТ 31452-2012 [18]; выход готового продукта взвешиванием; отделение сыворотки – методом центрифугирования; плотности сгустка с использованием анализатора текстуры «BrookfieldCT3».

Результаты оценивали путем попарного сравнения опытных образцов 2 и 3 с опытным образом 1. Факт различия между образцами устанавливали при уровне доверительной вероятности менее 0,05.

Результаты и их обсуждение

Продукт с ЗМЖ, произведенный по технологии творога

Для продукта с ЗМЖ, произведенного по технологии творога, важно иметь чистый кисломолочный вкус и запах, рассыпчатую консистенцию, как в традиционном твороге, для обеспечения возможности его фасовки в потребительскую упаковку. Творожный продукт для сегмента B2B обычно имеет высокую долю жира в сухом веществе, пастообразную консистенцию и обладает термостабильными свойствами, т. к. в дальнейшем используется для приготовления продуктов на его основе (сырников, запеканок, чизкейков и т. д.).

Вырабатывали экспериментальные образцы по классической схеме производства творожного продукта традиционным кислотно- сычужным способом с заменой молочного жира на растительный. Она включает в себя следующие этапы: приемка молока; сепарирование; пастеризация; расплавление ЗМЖ (внесение растительного масла с добавлением кристаллизатора), постановка эмульсии; нормализация смеси; гомогенизация смеси; охлаждение до температуры сквашивания 28–32 оС; сквашивание; самопрессование; прессование сгустка; охлаждение; фасовка и хранение.

В 1 образце наблюдалось незначительное отделение сыворотки, в отличие от опытных образцов 2 и 3.

Физико-химические показатели полученных продуктов отражены в таблице 1.

Таблица 1 – Физико-химические показатели продуктов, изготовленных по технологии творога (с учетом погрешности метода)

Наименование показателя	Образец 1	Образец 2	Образец 3
pH сгустка	4,30±0,05а	4,40±0,05а	4,50±0,05а
Время сквашивания, ч	15	15	15
Внешний вид сгустка перед самопрессованием	Плотный, почти не отделяющий сыворотку	Плотный, почти не отделяющий сыворотку	Плотный, почти не отделяющий сыворотку
Выход творожного продукта (в пересчете на м.д. влаги 73 %), %	74,0±0,1	74,0±0,1	73,5±0,1
pH продукта	4,30±0,05	4,30±0,05	4,32±0,05
М.д. СВ, %	31,0±0,1	32,0±0,1	31,6±0,1
Отделение сыворотки после центрифугирования, %	14,0±0,1а	7,0±0,1а	–
Показание плотности, г	312,3±0,1	316,5±0,1	323,3±0,1
Показание плотности, кг·м/с2	27,11±0,05	27,26±0,05	28,64±0,05
Одинаковой буквой обозначены значения показателей, имеющие достоверные различия (р ≤ 0,05).

У всех исследуемых образцов были похожие органолептические свойства: рассыпчатая, слегка крупитчатая консистенция, чистый, кисломолочные вкус и запах, свойственные творожному продукту.

После центрифугирования отделение сыворотки в образце 3 (с заменой ЗМЖ на жидкие масла в соотношении 45/55% и внесением кристаллизатора в дозировке 0,3 %) совсем отсутствует, что говорит о технологичности кристаллизатора в готовом продукте. Внесение эмульгатора-кристаллизатора способствовало формированию кристаллических структур в оболочке и внутри жировых частиц, диспергированных в белковой матрице. Кристаллизатор используется как абсорбент жидкого масла, тем самым служит своего рода для затравки, дляформированиякристаллическихструктурвтриглицеридах, содержащихся в растительном масле, за счет этого свойства, опытные образцы 2 и 3 сгустка приближаются к образцу 1, который получен на ЗМЖ.

Далеебылипроверенытермостабильныесвойствавготовомизделии (сырниках) через сутки после созревания продукта и по истечение 20 дней (на конец срока годности). При температурной обработке изделие не изменило своей формы, что говорит о термоустойчивости продукта, изделие получило отличные органолептические показатели – слегка пышные и воздушные изделия, с чистым вкусом, свойственным изделиям на основе традиционного творога.

Продукт с ЗМЖ, произведенный по технологии сметаны

Важную роль для получения отличных структурно-механических свойств молокосодержащего продукта с ЗМЖ, произведенного по технологии сметаны, играет использование в составе рецептур стабилизационныхсистем, атакжетиписпользуемойзакваски. Вкачестве закваски используется смесь мезофильных ароматообразующих культур и термофильной культуры, которые оказывают влияние на текстуру и вкусовые качества продукта. В качестве стабилизационной системы была использована комплексная пищевая добавка, в составе которой дикрахмаладипат ацетилированный (Е1422), оксипропилированный дикрахмалфосфат (Е1442), пектин (Е440).

Вырабатывали экспериментальные образы продуктов по классической схеме производства с заменой молочного жира на растительный. Она включает в себя следующие этапы: приемка молока, сепарирование, внесение стабилизирующей системы при температуре 40 оС, пастеризация, расплавление ЗМЖ (внесение растительного масла с добавлением кристаллизатора), постановка эмульсии, нормализация смеси, гомогенизация смеси, охлаждение до температуры сквашивания 34-42 оС, сквашивание, охлаждение, созревание, фасовка и хранение.

Физико-химические показатели продуктов, изготовленных по технологии сметаны, отражены в таблице 2.

Таблица 2 – Физико-химические показатели продуктов, изготовленных по технологии сметаны (с учетом погрешности метода)

Наименование показателя	Образец 1	Образец 2	Образец 3
pH сгустка	4,70±0,05	4,80±0,05	4,70±0,05
Время сквашивания, ч	6	6	6
Отделение сыворотки после центрифугирования, %	10а	5а	–
Показание плотности, г	101,0±0,1а	105,5±0,1а	131,5±0,1а
Показание плотности, кг·м/с2	8,69±0,05а	10,65±0,05а	14,09±0,05а
Показание вязкости после созревания, Па·с, при температуре 20 оС	32,90±0,05а	43,30±0,05а	63,80±0,05а
Одинаковой буквой обозначены значения достоверные различия (р ≤ 0,05).		показателей, имеющие

У всех исследуемых образцов были похожие органолептические свойства: в меру плотная, однородная консистенция с глянцевой поверхностью, сгусток ненарушенный, чистые и кисломолочные вкус и запах, без посторонних привкусов и запахов, с выраженным вкусом и ароматом, свойственным пастеризованному продукту. В 1 образце наблюдалось незначительное отделение сыворотки, в отличие от опытных образцов 2 и 3.

После центрифугирования отделение сыворотки в образце 3 (с заменой ЗМЖ на жидкие масла в соотношении 40/60% и внесением кристаллизатора в дозировке 0,3 %) совсем отсутствует, что говорит о технологичности кристаллизатора в готовом продукте. Как и в случае с продуктом с ЗМЖ, произведенным по технологии творога, внесение эмульгатора-кристаллизатора способствовало формированию кристаллических структур в оболочке и внутри жировых частиц, диспергированных в белковой матрице. Кристаллизатор используется как абсорбент жидкого масла, тем самым служит своего рода затравкой для формирования кристаллических структур в триглицеридах, содержащихся в растительном масле. За счет этого свойства сгустки опытных образцов 2 и 3 приближаются к образцу 1, который получен на ЗМЖ.

Заключение

В ходе данного исследования выявлены новые возможности для улучшения качества молокосодержащих продуктов с применением эмульгатора-кристаллизатора. Установлено, что эмульгатор- кристаллизатор играет важную роль в формировании структуры и стабильности молокосодержащих продуктов (на примере продуктов с ЗМЖ, произведенных по технологии творога и сметаны). Образцы с эмульгатором-кристаллизатором имели улучшенную текстуру и консистенцию, не наблюдалось отделения жидкого жира, хорошо удерживалась сыворотка. Эмульгатор-кристаллизатор обеспечивает формирование более выраженного мелкокристаллического каркаса в живой фазе исследованных продуктов (отмечается улучшение в удержании жидкого жира в сформированном кристаллическом каркасе готовых изделий), а также повышает вязкость и плотность получаемых сгустков.

Исследование выполнено в рамках Государственного задания по теме FGUS-2024-0008.