Перспектива применения сублимационной сушки при производстве кисломолочного продукта "Курут"

УДК 663.674.04                                

На сегодняшний день обеспечение населения качественными продуктами питания является главной составляющей национальной безопасности любой страны. При этом особое место занимают национальные кисломолочные продукты, среди которых большим спросом пользуется калорийный кисломолочный продукт «курут», являющийся продуктом кочевников Центральной Азии и представляющий среднее между сушеным творогом и твердым сыром, имеющий разную величину и форму. Этот универсальный кисломолочный продукт добавляют в качестве дополнительной добавки в качестве приправы в различные блюда или же применяется в качестве отдельного кисломолочного продукта. Курут в свою очередь является источником макро- и микронутриентов в легкоусвояемой форме, способствующим поддержанию полезной микрофлоры кишечника. В Кыргызстане и в других странах

Центральной Азии продукт популярен среди населения и пользуется большим спросом как продукт здорового питания. Благодаря содержанию кальция, белка, фосфора и других витаминов, незаменимых аминокислот продукт выполняет множество функций, важных для здоровья человека [1, 2].

Курут обычно изготавливают из коровьего, козьего, кобыльего и овечьего молока с добавлением специй и конечно же соли. По вкусу представляет собой сухой, соленый, иногда сладковатый и кислый молочный продукт. На сегодня известен курут трех видов:

• 1 .Сушеный и соленый продукт в большинстве своем в виде шариков или других форм;

• 2 .Отваренный на протяжении 2-3 часов и просушенный естественным способом;

• 3 .Вареный пастообразный, который добавляют в бульон в качестве приправы.

  
  
  

Рисунок 1. Разновидности курута

В Центральной Азии курут изготавливают по-разному, используя при этом разные закваски, а исходным сырьем как было отмечено выше, является молоко как крупного, так и мелкого рогатого скота. Однако есть регионы, которые используют довольно экзотическое молоко, к примеру в Армении используют в качестве сырья буйволиное, в Казахстане и Кыргызстане верблюжье молоко. Рецепт курута был придуман еще много веков назад с целью длительного хранения кисломолочного продукта для скотоводов, уходящих на несколько месяцев, а также для употребления населением в качестве важного продукта в регионах, где имеется дефицит молочных продуктов. Существуют разные способы сушки курута, но издревле наши предки сушили курут в естественных условиях на солнце. Данный способ применяется и по сегодняшний день, но несмотря на преимущество данного способа сушки по сравнению с другими, он имеет ряд недостатков. То есть в тех регионах, где погода неустойчива в связи с высокой влажностью и малым количеством солнечных дней, применение данного способа не позволит получить сухой продукт высокого качества. Иными словами, неравномерная сушка кисломолочного продукта будет влиять на качественные показатели и длительность хранения готового продукта. Поэтому разработка наиболее актуальных технологий сушки, обеспечивающих производство безопасной кисломолочной продукции, является важной задачей, стоящей перед производителями [3, 4].

На сегодняшний день особый интерес представляет применение сублимационной сушки, которая относится к низкоте-мператур-ному процессу обезвоживания, включающему замораживание продукта и понижение давления, при которых удаление льда происходит путем сублимации [5-8, 10].

Рисунок 2. Принципиальная схема сублимационной сушильной установки

Процесс сублимационной сушки включает четыре этапа как: предварительная обработка, замораживание, первичная сушка и вторичная сушка. Другими словами, данный способ наносит меньший ущерб высушиваемому продукту, чем другие известные способы сушки с использованием более высоких температур. Данная сушка не вызывает определенной усадки, а также упрочнения высушиваемого продукта. Органолептические показатели и питательная ценность в целом сохраняются, то есть не меняются, делая при этом данный способ наиболее эффективным для консервирования кисломолочных продуктов длительного хранения [11-15].

Учитывая преимущество сублимационного способа сушки, целью данной работы выступает исследование и подбор оптимальных параметров сублимационной сушки кисломолочного продукта «курут», отвечающего всем требованиям стандарта, а также проведение сравнительного анализа с такими видами сушки как: естественная и камерная сушка с целью определения преимущества сублимационной сушки кисломолочных продуктов. Для достижения поставленной цели в ходе работы поэтапно были решены важные задачи по производству безопасного курута.

Материалы и методы исследований

Научные исследования проводились в лабораториях Кыргызского Государственного технического университета им.И.Раззакова и молочного предприятия ОсОО «Ак Булак плюс», действующего в Иссык-Кульской области. Основным сырьем для проведения исследований являлось коровье молоко из Иссык-Кульской области следующего состава: вода – 89,0 %; жир – 2,5 %, СОМО 8,3%, плотность – 1027 кг/м3, кислотность – 18 0Т.

В качестве основных инструментов исследования в работе были применены следующие виды оборудования и техники: камера для шоковой заморозки «Polaris», сублимационная сушилка Vaco 2 немецкой компании «Zirbus», анализатор влажности Radwag, центрифуга молочная ТAGLER ЦЛМ.

Приготовление курута проводилось в несколько этапов (рис. 3, 4). Технологическая схема получения сүзмѳ представлена на рисунке 3. Как видно из рисунка, на первом этапе из коровьего молока путем смешанного (молочнокислого и спиртового) брожения с использованием заквасочных микроорганизмов (термофильных молочнокислых стрептококков, и дрожжей) был приготовлен айран – кисломолочный напиток со специфическим вкусом и запахом. Затем были определены основные показатели полученного сүзмѳ (табл. 1).

Рисунок 3. Приготовление cүзмѳ в производственной лаборатории ОсОО «Ак булак плюс»

Рисунок 4. Технологическая схема получения сүзмѳ

Таблица 1. Основные показатели сүзмѳ

№	Показатели	Фактические показатели	Норма КМС 230:2008
1	Жир	7,5 %	От 4 до 15 %
2	Влага	67 %	Не более 70 %
3	Кислотность	228 0Т	Не более 300 0Т

На втором этапе из айрана была слита сыворотка (жидкая часть), которая далее отцеживалась в специальном мешке из белой хлопчатобумажной ткани в подвешенном состоянии в течение 24–30 ч. В конечном итоге было получено сүзмѳ, которое по внешнему виду было похоже на творог, но сильно отличалось вкусом, запахом и консистенцией и сочетало в себе свойства творога, сметаны, сливок и кислого молока.

На третьем этапе в сүзмѳ была добавлена поваренная соль и далее оно подвергалось перемешиванию и формованию на шарики произвольной формы. Затем готовые формы в виде шариков подвергались процессу сублимационной сушки (рис. 5).

Рисунок 5. Профиль сублимационной сушки, включающий предварительное замораживание, первичную и вторичную сушку.

Как показывает технологическая схема, представленная на рисунке 8, сублимационная сушка состояла из четырех этапов: предварительная подготовка сырья (подготовка сүзмѳ), замораживание, первичная сушка и вторичная сушка. Сушка проводилась в лаборатории КГТУ им.И.Раззакова на сублимационной сушилке «Zirbus».

Первый этап сушки включает процесс замораживания, который значительно влияет на качество готового продукта, причем быстрое замораживание или шоковая заморозка способствует максимальному сохранению исходных свойств большинства пищевых продуктов. Таким образом подготовленные шарики подвергались шоковой заморозке. Причем температура подбиралась согласно требованиям заморозки продуктов животного происхождения, которая должна быть выше -15°С-20°С. Оптимальной температурой для нашего сырья был подобран температурный интервал

-18°С-20°С. Шоковая заморозка производилась в камере шоковой заморозки «Polaris».

Далее после шоковой заморозки кисломолочное сырье было разложено в специальные круглые полки с бортиками, которое в дальнейшем было помещено в вакуумную камеру, в которой на первом этапе сушки была удалена сыворотка (основная часть жидкости), после чего начался второй этап сушки под вакуумом кисломолочного сырья.

Поскольку образующийся на первом этапе сублимации верхний подсохший слой продукта оказывает сопротивление как переходу пара из глубинной зоны парообразования к поверхности продукта, так и передаче теплоты снаружи в зону парообразования, необходимо было проведение второго этапа сублимационной сушки курута. После того, как был достигнут нужный вакуум в системе и установилась соответствующая ему отрицательная температура продукта, началось подведение тепла к продукту, за счет которой осуществлялся процесс сублимационной сушки. При подведении тепла сначала происходила сублимация льда из зоны, непосредственно прилегающей к открытой поверхности продукта.

В дальнейшем зона сублимации постепенно была углублена в толщу продукта, и образующийся пар на пути к открытой поверхности преодолевал сопротивление уже высохшего слоя. В течение некоторого времени замедляющее действие этого сопротивления компенсировалось увеличением действительной поверхности испарения за счет углубления зоны сублимации, поэтому интенсивность процесса сушки не изменялась. Затем в ходе сушки толщина слоя подсохшего продукта над зоной сублимации была увеличена, сопротивление этого слоя подводу тепла в зону сублимации и удалению пара из нее также увеличивается, процесс парообразования замедляется и интенсивность сушки снижается.

Рисунок 6. Сублимационная сушилка «Zirbus»

Рисунок 7. Камера шоковой заморозки «Polaris»

Режим и скорость перемещения пара по капиллярам высохшего слоя зависели от их размеров, формы и расположения, температуры высушиваемого продукта и разрежения в системе. Перемещение пара, вероятно, сопровождается адсорбцией части его высохшим слоем, обладающим высокой гигроскопичностью, с последующим вторичным выделением пара за счет затраты дополнительной теплоты десорбции, подводимой к поверхностным слоям. Вследствие уменьшения само-охлаждения продукта при снижающейся интенсивности парообразования температура продукта начинает повышаться. Зона сублимации, углубляясь, достигает центрального слоя продукта, и, наконец, возгоняется весь лед, содержавшийся в образце.

Рисунок 8. Технологическая схема сублимационной сушки

Завершение процесса сублимационной сушки происходило, когда температура всего продукта становилась положительной. К этому времени в кисломолочном продукте остается главным образом связанная влага, для удаления которой требуется повышенный расход энергии. Однако подвод тепла в толщу подсохшего, ставшего пористым, продукта затруднен. Поэтому последний период процесса – досушивание материала до заданной конечной влажности – происходит при снижении скорости сушки и непрерывном повышении температуры продукта. Сушка была завершена по достижении заданной влажности продукта 3,2% (в течение 37,6 часов). После этого был нарушен вакуум в системе и готовый продукт выгружен для упаковки. На стадии удаления сыворотки наиболее важным фактором, обеспечивающим высокое качество продукта, явилась продолжительность воздействия повышенной температуры.

Рисунок 9. Высушенный курут сублимационной сушки в лаборатории КГТУ

Рисунок 10. График зависимости продолжительности сублимационной сушки курута от влажности продукта

Рисунок 11. График зависимости удаляемой влаги из продукта от продолжительности процесса при сублимационной сушке

(первичная сушка: 1-период-12%, 2-период-65%, вторичная сушка -19,8 %)

В целях проведения сравнительного анализа параллельно были изготовлены куруты и другими способами сушки как: сушка под солнцем (естественная) и камерная сушка.

Рисунок 12. Высушенный курут естественной и камерной сушки в лаборатории ОсОО «Ак булак плюс»

При температуре сушильного агента t=60÷65 ºC

0         2         4         6         8         10

Продолжительность, ч

Рисунок 13. График зависимости продолжительности камерной сушки курута от влажности

	При темпертауре воздуха t-23-25 ºC
80 5 60 ч а 40 к я а 20 о я и 0 л 0 М	0         20        40        60        80       100       120

Продолжительность, ч

Рисунок 14. График зависимости продолжительности естественной сушки курута от влажности

Таблица 2. Сравнительный анализ органолептических показателей курута камерной, естественной и сублимационной сушки

№	Органолептические показатели	Вкус и запах	Цвет	Консистенция
1	Курут согласно КМС 285-2008	Чистый, выраженный кисломолочный, без посторонних привкусов и запахов	От белого до кремового	Сухие твердые кусочки произвольной формы. Допускаются кусочки неправильной формы, с незначительными вмятинам
2	Курут, высушенный в камерной сушилке	Кисломолочный, присутствует посторонний привкус	Белый с желтоватым оттенком	Сухие твердые кусочки шаровидной формы с незначительными вмятинами
3	Курут, высушенный естественной сушкой	Чистый, выраженный кисломолочный, без посторонних привкусов и запахов	Белый с кремовым оттенком	Сухие твердые кусочки шаровидной формы с незначительными вмятинами
4	Курут, высушенный сублимационной сушкой	Чистый, выраженный кисломолочный, без посторонних привкусов и запахов	Белый	Сухие твердые кусочки шаровидной формы

Заключение, выводы

Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что каждый способ сушки имеет как преимущества, так и недостатки. Как показывают результаты исследований, наиболее высокого качества курут получается при сублимационной сушке, при которой органолептические показатели и питательная ценность курута в целом сохранились, то есть не изменились, делая при этом данный способ наиболее эффективным для консервирования кисломолочных продуктов длительного хранения. Несмотря на то, что курут, полученный естественной сушкой, также имел хорошие органолептические показатели, однако данный способ требовал больше времени по сравнению с сублимационной сушкой. Кроме того, проведение естественной сушки зависело от погодных условий (температура и влажность воздуха), так как при высокой влажности или других неблагоприятных для сушки погодных условиях (резкое колебание температуры воздуха) неравномерная сушка курута приводила к тому, что в толще продукта оставалась влага, которая в дальнейшем влияла на срок хранения последнего. Однако преимуществом естественной сушки является то, что она не требует энергозатрат, что в конечном итоге влияет на стоимость продукта, а также относится к зеленой технологии, которая не загрязняет окружающую среду.

В отличие от естественной сушки курута, камерная сушка позволила высушить продукт за короткое время (в течение 9-10 часов при шадящей температуре 60-65 0С). Однако применение высоких температур по сравнению с естественной сушкой (23-26 0С), влияло на прежде всего органолептические показатели и содержание остаточной влажности внутри курута. Это прежде всего было связано с тем, что быстрое коркообразование при высокой температуре препятствовало выходу влаги из курута и несмотря на внешний, хорошо просушенный слой, оставшаяся влага в дальнейшем становилась причиной развития микроорганизмов, приводящих к порче продукта и препятствующей длительному хранению.

Согласно органолептической оценке полученных образцов курута тремя способами сушки всем требованиям стандарта отвечали образцы, полученные сублимационной и естественной сушкой. Однако зависимость естественной сушки от погодных условий не позволяла контролировать процесс сушки, уступая при этом сублимационной сушке, при которой кисломолочный продукт был получен высокого качества при контролируемых режимах сушки, сохраняя при этом все питательные свойства высушенного продукта. Несмотря на дороговизну сублимационной сушки по сравнению с естественной сушкой, этот способ позволит получать безопасные кисломолочные продукты высокого качества и может быть внедрен на производствах в тех регионах, где не представляется возможным сушить кисломолочный продукт в естественных условиях.