Разработка рецептуры мороженого с применением побочных продуктов переработки молока и оценка его потребительских характеристик

Использование в производстве побочных продуктов переработки молока всегда рассматривалась в экономическом аспекте для перерабатывающих предприятий, с целью повышения эффективности промышленной переработки молока. Ученые и практики начали обращать внимание на эффективное использование вторичного пищевого сырья, создание безотходных и малоотходных технологий начиная со второй половины ХХ века. В России данное направление приобрело особую актуальность при переходе к рыночной экономике, когда усилия предприятий стали направлены на минимизацию издержек и получение максимального экономического эффекта от глубокой переработки сырья [1, 2]. Большие объемы получения молочной сыворотки, обезжиренного молока и пахты, их пищевая и биологическая ценность позволили реализовывать молочную сыворотку и пахту как самостоятельный продукт на рынке молочной продукции [2].

В нашей стране накоплен значительный опыт промышленной переработки и использования побочных продуктов переработки молока: уточнены и углублены данные по пищевой и биологической ценности вторичного молочного сырья и продуктов из него; разработаны основные технологические процессы выделения и использования молочного жира, производства сухих и сгущённых концентратов. Расширяется производство разнообразных продуктов из пахты и обезжиренного молока, выпуск низкожирной продукции, молочно-белковых концентратов. Вместе с тем, в российской пищевой промышленности встречаются примеры нерационального использования вторичного молочного сырья и побочных продуктов переработки молока [3].

Обзор отечественных и зарубежных литературных источников позволяет сделать вывод о том, что пахта – низкожирная часть сливок, образующаяся при производстве сливочного масла – ценное молочное сырье для производства широкого ассортимента продуктов питания. Основными и наиболее ценными компонентами ее являются белки (18 аминокислот, в том числе лизин, метионин), углеводы (лактоза) липиды (молочный жир), а также небелковые азотистые соединения, минеральные соли, ферменты, витамины А, Е, К, В1, В2, В6, В12, С, Н, холин, органические кислоты, гормоны, иммунные тела, т. е. практически все составные части сухого остатка молока и вода. Пахта содержит комплекс биологически активных веществ при минимальной энергетической ценности 33–38,2 ккал в 100 г и малом содержании перегрузочных атерогенных веществ (жир, сахар и др.) [3]. Поэтому она, в первую очередь, может быть отнесена к продуктам, не обладающим атерогенными свойствами. Ее широкое использование в питании позволяет оказать оздоровительно-профилактическое влияние в предупреждении ожирения и сердечнососудистой патологии. Масштабы недополученной ежегодной прибыли молочными предприятиями России от возможностей переработки молочной сыворотки с использованием современных технологий оценивается в размере 6–8 млрд рублей. [4].

Глубокая переработка молока и, как следствие, использование побочных продуктов переработки молока на пищевые цели является для российских предприятий одной из актуальных задач. Решение создаст определенные предпосылки для выпуска качественной продукции по доступным ценам, которая при регулярном употреблении будет способствовать повышению иммунитета населения.

Ассортимент продуктов из пахты насчитывает несколько десятков наименований и постоянно расширяется. Учитывая, что пахта содержит биологически ценные компоненты в наиболее благоприятных для организма человека соотношениях, а также принимая во внимание ее технологические свойства, целесообразно максимально использовать пахту исключительно для пищевых целей, а именно при производстве белковых молочных продуктов и напитков [5].

Исследование фосфолипидов пахты показывает, что они обладают хорошей эмульгирующей способностью и активно используются в пищевой, фармацевтической, косметической промышленности [6].

Благодаря высокой биологической ценности, хорошей эмульгирующей способности пахты ее используют при производстве мороженого. В связи с этим представляется целесообразным рассмотреть рынок мороженого и тенденции его развития.

Учеными разработан состав мороженого для диабетиков, в котором 15% сахарозы, входящие в состав традиционного сливочного мороженого, заменены на часть сухой подсырной сыворотки, а также на растительные добавки, такие как топинамбур в количестве 3%, заменитель сахара «Стевиозид» в количестве 0,07%, пектин 0,04%, выбран стабилизатор Кремодан 334 в количестве 0,3% [12].

В 2016 году М. Б. Ребезов [7] с соавторами запатентовали «Молочный десерт из творожной сыворотки». Молочный десерт из творожной сыворотки содержит творожную сыворотку, сок фруктовый или ягодный, «Стевиозид», желатин, агар-агар, пектин, альгинат натрия, стабилизатор «Хамульсион», премикс Н33053 и сухую деминерализованную творожную сыворотку.

О.И. Квасенков [8] с соавторами запатентовали варианты производства мороженого «Тихий Дон», в состав которого входит пахта.

Исследователи Воронежского государственного университета инженерных технологий Е.И. Мельникова, Е.Б. Станиславская, В.Е. Диденко, К.Ю. Баранова разработали рецептуру кисломолочного мороженого[9]. Дляполучения кисломолочногомороженогопредложено использование ферментированной пахты. Состав пахты характеризует ее как полноценный источник нутриентов и свидетельствует о целесообразности использования в составе нового продукта [10, 11, 13].

Ряд исследований посвящены разработке замороженных десертов и различных консервированных продуктов с использованием побочных продуктов переработки молока [15, 16].

Целью работы являлась разработка рецептуры мороженого с использованием побочного продукта переработки молока – пахты – и оценка его органолептических показателей.

Материалы и методы

При выполнении исследований использовались общепринятые физико-химические, органолептические и математические методы исследований.

Технологическая схема производства – это последовательный перечень всех операций и процессов обработки сырья начиная с момента его приема и заканчивая выпуском готовой продукции с указанием применяемых режимов обработки. Технологическая схема производства мороженого с добавлением побочных продуктов переработки молока представлена на рисунке 1 .

Приемка сырья
Приготовление смеси для мороженого при (40±5) °С	Внесение пахты
Пастеризация (87±2) oС, с выдержкой 60-100 сек.
Гомогенизация при (63±2) °С, давление от 7 до 7,5 МПа
Охлаждение до (4±2) °С
Созревание смеси не менее 4 часов
Фризерование смеси при – (4±2) °С
Фасовка
Закаливание около 24 часов при минус (14±2) °С
Упаковка и маркировка
Хранение при минус (18±2) °С и ОВВ 35-90%

Рисунок 1 – Технологическая схема производства мороженого с добавлением побочных продуктов переработки молока

Для производства мороженого предварительно готовят сухие компоненты. Сухое цельное и сухое обезжиренное молоко восстанавливают. Для этого его просеивают, смешивают с сахаром в отношении 2:1 и растворяют в небольшом количестве теплого молока (температура (36±2) oС). Затем восстановленное сухое молоко с сахаром фильтруют.

Сырье для производства мороженого смешивают в емкостях. Первоначально вносятся все жидкое сырье, такое как: молоко, восстановленное сухое цельное и обезжиренное молоко с сахаром, сгущенное молоко. Сырье нагревается до температуры (50±2) oС при постоянном перемешивании. Затем вносится стабилизатор. Вся смесь для производства мороженого поступает на фильтрование при температуре (42±2) oС. После фильтрования смесь поступает на пастеризацию. Температура смеси на входе составляет (42±2) oС. Пастеризация протекает при температуре (87±2) oС, с выдержкой от 60 до 100 сек.

Гомогенизация необходима для стабилизации эмульсии. Осуществляется при температуре близкой к температуре пастеризации (80±2)oС. Давление при гомогенизации от 7 до 7,5 МПа. Гомогенизация улучшает консистенцию и увеличивает вязкость продукта. Сущность гомогенизации такова: при быстром и скачкообразном перепаде скорости движения смеси и смене давления жировой шарик подвергается деформации. При этом он вытягивается в эллипсовидную форму и отрывается от жировой капли. Каждая оторвавшаяся капля вновь покрывается оболочкой, которая состоит из белково-липидного комплекса.

После гомогенизации смесь охлаждают до температуры созревания (4±2) oС. Продолжительность созревания составляет от 6 до 6,5 часов.

Одной из важнейших операций является фризерование, которое проводят сразу после созревания. При этом процессе замораживается оставшаяся вода и мороженое насыщается воздухом. Далее продукт фасуется и идет на закаливание, которое проводится для придания продукту более прочной формы. Температура в закалочных камерах минус (44±2) ^oС. Закаливание продолжается до достижения в центре мороженого температуры минус (16±2) ^oС. Продолжительность составляет от 35 до 45 мин. После закаливания мороженое маркируют и направляют в морозильную камеру для хранения. Рецептура на производство мороженого представлена в таблице 1 .

Таблица 1 – Варианты рецептур мороженого, г

Компонент	Контрольный вариант	Вариант № 1	Вариант № 2
Молоко с м.д.ж. 3,4%	481	-	-
Пахта	-	105	400
Сливки с м.д.ж. 10%	-	581	-
Сливки с м.д.ж. 20%	205	-	286
Сухое молоко с м.д.ж. 26,0%	60	60	60
Сгущенное молоко с м.д.ж. 8,5%	29	29	29
Сахар	135	135	135
Вода	80	80	80
Крахмал кукурузный	10	10	10
Итого, г	1000	1000	1000

Разработка рецептуры опытных образцов была основана на рецептуре классического мороженого (пломбир) – контрольный образец. В процессе приготовления смеси для мороженого в опытный рецептурный вариант № 1 было добавлено 105 г пахты, а в вариант № 2 – 400 г на 1000 г смеси.

От качества сырья зависит качество готового продукта. Для производства мороженого в качестве сырья были взяты следующие ингредиенты: молоко коровье с м.д.ж. 3,4%, сливки с м.д.ж. 20,0%, сливки с м.д.ж. 10%, сухое молоко с м.д.ж. 26,0%, сгущенное молоко с м.д.ж. 8,5%, сахар, крахмал кукурузный. Пищевая и энергетическая ценность каждого ингредиента и полученной смеси представлена в таблице 2.

Из данных таблицы 2 видно, что самая низкая калорийность у контрольного варианта и варианта № 2, которая составляет 16,7

ккал/100 г смеси. Также контрольный образец преобладает по белкам на 0,1 по отношению к варианту № 1 и варианту № 2. Количество углеводов в варианте № 1 составляет 21,4, что на 0,4 больше, чем в варианте № 2 и на 0,1 чем в контрольном варианте. Самое высокое содержание жира в образце мороженого варианта № 2.

Таблица 2 – Пищевая и энергетическая ценность смеси для мороженого по вариантам, г

Показатель	Контрольный вариант				Вариант № 1				Вариант № 2
	Б	Ж	У	Ккал	Б	Ж	У	Ккал	Б	Ж	У	Ккал
Молоко с м.д.ж. 3,4%	13,9	16,3	22,6	293,4	0	0	0	0	0	0	0	0
Пахта	0	0	0	0	2,9	0,7	4,3	33,9	11,2	2,8	16,4	128,9
Сливки с м.д.ж. 10%	0	0	0	0	15,1	58,1	26,1	685,6	0	0	0	0
Сливки с м.д.ж. 20%	5,1	41	7,8	420,2	0	0	0	0	7,2	57,4	10,9	588,4
Сухое молоко с м.д.ж. 26,0%	14,4	15,6	23,4	294,0	14,4	15,6	23,4	294	14,4	15,6	23,4	294,0
Сгущенное молоко с м.д.ж. 8,5%	1,5	2,4	16,2	93,1	1,5	2,4	16,2	93,1	1,5	2,5	16,2	93,1
Сахар	0	0	135,0	540,0	0	0	135	540,0	0	0	135,0	540,0
Вода	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Крахмал кукурузный	0	0	8,5	34,0	0	0	8,5	34,0	0	0	8,5	34,0
Итого на 1000 г смеси	35,0	75,4	213,5	1674,8	34,0	76,9	213,6	1680,6	34,3	78,3	210,4	1678,3
Итого на 100 г смеси	3,5	7,5	21,3	16,7	3,4	7,7	21,4	16,8	3,4	7,8	21,0	16,7

Далее были произведены образцы по двум рецептурам и контроль. Органолептические показатели готового мороженого разных рецептур и контрольного образца представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Дегустационная оценка мороженого, с использованием пахты, проведенной описательным методом

Показатель	Контрольный вариант	Вариант № 1 10% м.д.ж. сливок	Вариант № 2 20% м.д.ж. сливок
Вкус и запах	Чистый, характерный для данного вида мороженого, без посторонних привкусов и запахов	Чистый, характерный с легким привкусом и ароматом пахты	Чистый, характерный с выраженным привкусом пахты и сливочным ароматом
Консистенция	Мягкая	Мягкая	Мягкая
Структура	Однородная, без ощутимых комочков жира, стабилизатора и эмульгатора, частичек белка и лактозы, кристаллов льда	Однородная, без ощутимых комочков жира, стабилизатора и эмульгатора, частичек белка и лактозы, кристаллов льда	Однородная, без ощутимых комочков жира, стабилизатора и эмульгатора, частичек белка и лактозы, кристаллов льда
Цвет и внешний вид	Белый	Белый с легким кремовым оттенком	Белый с более ярким кремовым оттенком

Из таблицы 3 следует, что образцы мороженого рецептурных вариантов № 1 и № 2 имеют кремовый оттенок, легкий вкус и запах пахты.

При органолептической оценке мороженного с добавлением пахты (рис. 2) было отмечено следующее: все представленные виды мороженного были высокого качества и получили одинаковый общий суммарный балл 22,4. Более высокий балл за вкус и запах, консистенцию получили контрольный вариант и вариант № 1 с оценкой 4,4 балла, что на 0,1 выше, чем в варианте № 2. Более качественная структура была у вариантов № 1 и № 2, которые получили оценку 4,4 балла, в то время как в контрольном варианте этот показатель составлял 4,2 балла. Можно отметить, что значение таких показателей, как цвет, внешний вид, на 0,1 балла выше в контрольном варианте и варианте № 2 и составляют 4,8 и 4,6 баллов соответственно.

Рисунок 2 – Органолептическая оценка мороженого

В образцах мороженого были определены следующие физикохимические показатели: титруемая кислотность, массовая доля сухих веществ, влаги, белка, жира, золы. Полученные результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Физико-химические показатели мороженого

Показатель	Контрольный вариант	Вариант № 1	Вариант № 2
Титруемая кислотность, °Т	14,0	16,0	24,0
Массовая доля сухих веществ, г	40,8	42,5	43,5
Массовая доля влаги, г	59,2	57,5	56,5
Массовая доля жиров, г	8,5	8,5	8,5
Массовая доля белка, г	2,9	2,8	3,0
Углеводы, г	28,6	30,3	31,2
Зола, г	0,8	0,9	0,8

Титруемая кислотность при добавлении пахты повышается в варианте № 1 на 2 °Т, а в варианте № 2 на 10 °Т, по сравнению с контролем. Массовая доля сухих веществ была выше в варианте № 2 (от 1,0 г до 2,7 г), чем в контрольном варианте и варианте № 1. В нашем исследовании не прослеживалось закономерного изменения массовой доли жира и белка в мороженом на фоне внесения пахты. Значение массовой доли жира для всех вариантов составило 8,5%, а массовой доли белка было на уровне от 2,8% до 3,0%.

Выводы

Таким образом, можно сделать выводы о возможности и целесообразности использования побочного продукта переработки молока – пахты – в производстве мороженого, так как продукт обладает высокими потребительскими характеристиками и позволяет эффективно использовать вторичное молочное сырье и обеспечить безотходность производства на предприятии.