Технология производства и оценка качества молочных коктейлей для детского питания с обогащением витаминным комплексом

Пермский государственный аграрно-технологический университет, г. Пермь, Россия; e-mail: , ORCID:

Бояршинова Е. В. Технология производства и оценка качества молочных коктейлей для детского питания с обогащением витаминным комплексом. Вестник МГТУ. 2021. Т. 24, № 4. С. 372–382. DOI:

e-mail: , ORCID:

Boyarshinova, E. V. 2021. Production technology and quality assessment of milk shakes for baby food with vitamin complex enrichment. Vestnik of MSTU, 24(4), pp. 372–382. (In Russ.) DOI:

Рациональное питание детей способствует укреплению иммунитета, обеспечивает их физическое развитие ( Конь, 2005; Чумакова, 2015 ). У детей в возрасте от года формируется костно-мышечная ткань, совершенствуются процессы пищеварения, сохраняется повышенная чувствительность желудочно-кишечного тракта ( O'Connor et al., 2006; Абрамова и др., 2012; Горбатенко, 2018 ). Рацион питания детей этого возраста считается переходным к рациону питания взрослого человека. Ценным продуктом питания является молоко (и продукты на основе молока) ( Харченко и др., 2009; Пургина, 2017 ). Молочная продукция – источник полезных веществ, необходимых для нормального развития детей в первые годы жизни ( Бурмагина и др., 2018 ).

Важным направлением совершенствования отрасли молочной промышленности является расширение ассортимента детских молочных продуктов ( Абрамова и др., 2014; Писарева, 2019 ), и прежде всего сбалансированных ультрапастеризованных молочных продуктов функционального назначения с обогащающими добавками и вкусовыми наполнителями. Наиболее ценный вид ассортиментной линии молочной продукции для детей – молочные коктейли ( Бирюкова и др., 2011; Голубева и др., 2012; Коденцова и др., 2016 ).

В настоящее время детские молочные коктейли пользуются высоким спросом у потребителей, так как они обладают оригинальными вкусовыми свойствами ( Канарейкина, 2013; Навасардян и др., 2015 ). Ассортиментный перечень коктейлей постоянно расширяется ( Пивоварова, 2015 ). При разработке новых видов детских коктейлей остро встает вопрос качества выпускаемой на рынок продукции, определяющего ее конкурентные преимущества ( Горохова и др., 2016 ). В соответствии с действующими нормативными документами (НД) не допускается внесение в детскую молочную продукцию консервантов и искусственных пищевых добавок ( Денисенко, 2019 ). Молочные коктейли должны производиться из коровьего молока с добавлением пищевых добавок, наполнителей и других ингредиентов. В связи с этим качество коктейлей определяется характеристиками основного для их производства компонента – коровьего молока ( Донник и др., 2015; Земляк и др., 2019 ).

Обогащение молочных коктейлей витаминами повышает их питательную и биологическую ценность. Добавление фруктовых наполнителей придает продукту особый аромат, вкус, запах и цвет ( Бирюкова, 2011 ).

Цель настоящего исследования – разработка технологии производства детского ультрапастеризованного молочного коктейля с обогащением витаминами, включающей определение рецептуры и технологической схемы производства, проведение анализа показателей качества и безопасности, а также расчет энергетической ценности продукта.

Материалы и методы

Объектом исследований являлся коктейль молочный ультрапастеризованный для питания детей старше года, изготовленный из нормализированного молока с применением высокотемпературной тепловой обработки [с массовой долей жира (м.д.ж.) 3,5 %; добавлением натуральных ароматизаторов] и обогащенный витаминами А, D3, Е, В6. В процессе изучения выбраны следующие условия проведения лабораторных исследований опытных образцов: температура воздуха 20 ± 5 ºС; относительная влажность воздуха 30–80 %; атмосферное давление 84–115 кПа.

Лабораторные испытания проведены в соответствии с требованиями Технических регламентов Таможенного союза (ТР ТС) 021/2011 "О безопасности пищевой продукции", 033/2013 "О безопасности молока и молочной продукции" по общепринятым методикам и ГОСТам. Объем предоставленного на испытания образца составил 1 литр. Потребительская упаковка – пакет из комбинированных материалов – была целой (без видимых повреждений, надрезов и загрязнений) и соответствовала требованиям нормативных документов и ТР ТС 005/2011 "О безопасности упаковки" в части используемых материалов, контактирующих с продуктами для детского питания. Точность измерений и метрологические характеристики применяемого измерительного оборудования соответствовали требованиям методик проведения исследований.

Результаты и обсуждение

Основным сырьем для производства молочных коктейлей для детского питания являлось молоко с массовой долей жира 3,5 % и обезжиренное молоко с массовой долей жира 0,5 %; дополнительным сырьем – фруктовый наполнитель "Вишня" (ООО "АГРАНА Фрут Московский регион") и витаминный премикс.

Молоко сырое коровье I сорта по органолептическим и физико-химическим показателям соответствовало ГОСТ 31449-2013 и относилось к III группе термоустойчивости по алкогольной пробе согласно ГОСТ 25228. Из молока, используемого в качестве сырья для производства детского молочного коктейля, получили обезжиренное молоко (III группа термоустойчивости по алкогольной пробе согласно ГОСТ 25228), кислотность которого составила 19 °Т, плотность 1 030 кг/м3. Фруктовый наполнитель "Вишня" содержал сахар белый, глюкозно-фруктовый сироп концентрированный, концентрат вишневого сока, натуральный пищевой ароматизатор "Вишня", разрешенный к применению; витаминный премикс включал витамины А, D3, Е, В6.

Рецептура молочного коктейля для детей с вишневым наполнителем на 1 000 кг продукта без учета потерь представлена в табл. 1.

Таблица 1. Рецептура молочного коктейля с вишневым наполнителем для детского питания Table 1. Recipe of a milkshake with cherry filling for childhood nutrition

Наименование сырья и компонентов	Количество сырья, кг
Молоко с массовой долей жира 3,5 %	906,85
Молоко обезжиренное с массовой долей жира 0,5 %	32,9
Фруктовый наполнитель "Вишня"	60,0
Витаминный премикс (витамины А, D3, Е, В6)	0,250
Итого	1 000,0

Таким образом, для получения 1 000 кг детского молочного коктейля необходимо использовать 906,85 кг молока с м.д.ж. 3,5 %, 32,9 кг обезжиренного молока, 60 кг фруктового наполнителя "Вишня" и 250 г витаминного премикса.

Молочный коктейль для детского питания с обогащением витаминным комплексом вырабатывался по следующей технологической схеме (рис. 1).

Молоко коровье обезжиренное	Молоко коровье сырое	Витаминный	Фруктовый
(м.д.ж. 0,5%)	(м.д.ж. 3,5 %)             премикс Приемка и оценка качества сырья 1            4^^		наполнитель "Вишня"
Очистка	Очистка	Распаковка	Распаковка
Охлаждение ( t = 4 ± 2 ºC)       Охлаждение ( t = 4 ± 2 ºC) +                   i Резервирование               Резервирование (не более 24 ч)                 (не более 24 ч) ▼                        ▼ Термизация                  Термизация ( t = 63–65 ºC, 10–20 с)           ( t = 63–65 ºC, 10–20 с) i                     1 Пастеризация                 Пастеризация ( t = 76 ± 2 ºC, 18 ± 2 с)           ( t = 76 ± 2 ºC, 18 ± 2 с) Охлаждение ( t = 4 ± 2 ºC)       Охлаждение ( t = 4 ± 2 ºC) Перемешивание (15–20 мин) Внесение витаминного премикса и перемешивание (10–15 мин)		Дозирование i Растворение в воде ( t = 25 ± 2 ºC) 1 Перемешивание ▼ Фильтрование	Дозирование

Внесение фруктового наполнителя и перемешивание (10–15 мин) <

Нагревание ( t = 75 ± 5 ºC)

Деаэрирование ( t = 75 ± 5 ºC, р = 50 КПа)

Гомогенизация (1-я ступень t = 62 ± 2 ºC, р = 12 ± 2 МПа, 2-я ступень р = 4 ± 2 МПа)

Ультрапастеризация ( t = 136 ± 2 ºC, 4 ± 1 с)

Охлаждение ( t = 23 ± 2 ºC)

Промежуточное хранение и фасование в потребительскую тару (205 г)

Хранение ( t = 2–25 ºC, не более 190 сут)

Рис. 1. Технологическая схема производства молочного коктейля для детей раннего возраста Fig. 1. Technological scheme of producing a milkshake for young children

Приемка, подготовка и оценка качества основного и дополнительного сырья

Молочное сырье принимали по массе и оценивали его качество в соответствии с действующими нормативными документами. При приемке молока подвергали осмотру тару, отмечали ее чистоту и целостность. Далее содержимое тары тщательно перемешивали, измеряли температуру, после чего отбирали пробу для определения качественных показателей. Молоко отправляли на очистку от механических примесей на сепараторе-молокоочистителе. Очищенное молоко отводилось из очистителя и охлаждалось. Рекомендуемая температура охлаждения молока составляла 4 ± 2 °С. До начала промышленной переработки допускалось резервирование молочного сырья при температуре 4 ± 2 °С не более 24 ч. Витаминный премикс и фруктовый наполнитель принимали согласно удостоверению качества и безопасности по массе, внешнему виду и маркировке.

Тепловая обработка, охлаждение, промежуточное хранение молока

Для сохранения термоустойчивости молока (при необходимости его хранения более 6 ч без охлаждения) проводили тепловую обработку, которая включала пастеризацию и термизацию. Для пастеризации использовали теплообменник проточного типа; температура пастеризации 76 ± 2 °С, время выдержки 18 ± 2 с. После тепловой обработки молоко-сырье подвергали охлаждению до температуры 4 ± 2 °С и направляли на промежуточное хранение. Срок хранения пастеризованного молока до процесса ультрапастеризации не должен превышать 12 ч.

Приготовление нормализированной смеси

Для нормализации использовали обезжиренное молоко. Нормализация проводилась в потоке на сепараторе-нормализаторе. При добавлении к цельному молоку обезжиренного молока массу рассчитывали по формуле

М „ (Ж „ - Ж н.м )

, о     Жн.м - Жо где Мо – масса обезжиренного молока, требуемого для нормализации, г; Мм – масса цельного молока, г; Жм– массовая доля жира в цельном молоке, %; Жн. м – массовая доля жира в нормализованном молоке, %; Жо – массовая доля жира в обезжиренном молоке, %.

По окончании нормализации по жиру проводили перемешивание в течение 15–20 мин; хранение смеси не рекомендуется.

Внесение ингредиентов

Параллельно с подготовкой молочного сырья проводили подготовку дополнительного сырья – витаминного премикса и фруктового наполнителя. Внесение ингредиентов в нормализованную смесь производили согласно разработанной рецептуре. Растворение витаминного премикса в воде проводили при температуре 25 ± 5 °С в соотношении масс премикса и воды 1 : 4, тщательно перемешивали. Готовый раствор очищали с помощью фильтрования. Во избежание вспенивания внесение раствора обогащающей добавки (витаминного премикса) осуществляли тонкой струей при постоянном перемешивании. Обогащенную смесь перемешивали в течение 5–10 мин. После равномерного распределения витаминного премикса вносили фруктовый наполнитель. Внесение проводили при постоянном перемешивании, температура наполнителя перед внесением составляла 10–15 °С; смесь перемешивали в течение 10–15 мин.

Деаэрация, гомогенизация, стерилизация и охлаждение смеси

Для проведения деаэрации подготовленную смесь нагревали до температуры 75 ± 5 °С. Деаэрацию проводили в аппарате проточного типа при вакууме не менее 50 КПа. Далее деаэрированная смесь поступала на 2-ступенчатый гомогенизатор. Гомогенизацию проводили при температуре 62 ± 2 °С. Давление в гомогенизаторе на первой ступени составляло 12 ± 2 МПа, на второй ступени – 4 ± 2 МПа. Температура при ультрапастеризации равна 136 ± 2 °С (с выдержкой 4 ± 1 с). Ультрапастеризованную смесь охлаждали до температуры 23 ± 2 °С и отправляли на промежуточное хранение в резервуар.

Фасование в потребительскую тару и хранение

Готовый охлажденный продукт направляли в автомат для фасования; для упаковывания продукта использовали пакеты из комбинированного материала.

Молочный ультрапастеризованный коктейль подвергали исследованиям в испытательной лаборатории по органолептическим, физико-химическим показателям и показателям безопасности.

При поступлении образца в лабораторию на испытания продукт прежде всего подвергался сенсорной оценке показателей качества. Сенсорный анализ включал оценку качества продукции с помощью органов чувств без применения реактивов, измерительных приборов и оборудования. Органолептические показатели качества продукции (вкус, запах, внешний вид и консистенция, цвет) соответствовали требованиям нормативных документов (табл. 2).

Таблица 2. Результаты исследований детских молочных ультрапастеризованных коктейлей по органолептическим показателям качества

Table 2. The results of studies of children's ultra-heat-treated milkshakes according to organoleptic quality indicators

Показатель	НД по методике испытаний	Качественная характеристика продукта
		НД	Результат испытаний
Вкус и запах	ГОСТ Р ISO 22935-2-2011 (п. 11)	Чистый, молочный, в меру сладкий, со вкусом и запахом в зависимости от внесенного молочного компонента	Чистый, молочный, в меру сладкий, со вкусом и запахом вишни
Внешний вид и консистенция		Однородная непрозрачная жидкость; допускается небольшой осадок фруктовых частиц, злаков или какао	Однородная непрозрачная жидкость
Цвет		Соответствует цвету внесенного наполнителя, равномерный по всей массе	Светло-розового цвета

Важнейшими показателями, определяющими качественные характеристики продукта, являлись физикохимические (инструментальные) показатели. Содержание жира (2,67 %) и белка (2,51 %) соответствовало требованиям регламентирующих нормативных документов. Содержание углеводов было существенно ниже (на 8,6 %) максимальных предельных показателей. Титруемая кислотность составила 15 ± 2,0 °Т, что свидетельствовало о свежести основного сырья молочных коктейлей – коровьего молока. Содержание кальция в продукте составило 100,22 мг/кг и незначительно превышало (на 0,22 мг/кг) минимально допустимое значение (табл. 3).

В соответствии с рецептурой внесения витаминного премикса предполагали получение в молочном детском коктейле содержания витамина А не менее 70 мкг/100 г; D₃ – не менее 1,65; Е – не менее 0,7; В₆ – не менее 0,14 мкг/100 г. Результаты лабораторных исследований показали более высокое содержание витамина А по сравнению с регламентируемыми показателями – на 1,1 мкг/100 г, D 3 – на 13,13 мкг/100 г или более чем в 8 раз; Е – на 0,5 мкг/100 г; В₆ – на уровне минимального значения.

Таблица 3. Результаты исследований детских молочных ультрапастеризованных коктейлей по физико-химическим показателям качества

Table 3. The results of studies of children's ultra-heat-treated milkshakes according to physical and chemical quality indicators

Показатель	НД по методике испытаний	Значение
		НД	Результат испытаний
Массовая доля жира, %	ГОСТ 33925-2016	2,0–4,0	2,67 ± 0,10
Массовая доля белка, %	ГОСТ 30648.2-99	Не менее 2,0	2,51 ± 0,09
Массовая доля углеводов, %	ГОСТ Р 54667-2011 (п. 7)	Не более 16,0	7,4 ± 1,1
в том числе сахарозы, %		Не более 6,0	3,6 ± 1,1
Титруемая кислотность, °Т	ГОСТ 30648.4-99	Не более 20,0	15,0 ± 2,0
Содержание кальция, мг/кг	ГОСТ 31870-2012 (п. 5)	Не менее 100,0	100,22
Содержание витамина А, мкг/100 г	ГОСТ 30627.1-98	Не менее 70,0	71,1 ± 0,8
Содержание витамина D 3 , мкг/100	ГОСТ 32916-2014	Не менее 1,65	14,78 ± 3,70
Содержание витамина E, мкг/100 г	ГОСТ 30627.3-98	Не менее 0,7	1,2 ± 0,2
Содержание витамина B6, мкг/100 г	Р 4.1.1672-03	Не менее 0,14	0,14 ± 0,01

Соответствие детских молочных коктейлей по показателям безопасности требованиям ТР ТС 021/2011 "О безопасности пищевой продукции", 033/2013 "О безопасности молока и молочной продукции" является важнейшим фактором, определяющим возможность проведения процедуры государственной регистрации и выпуска товара на потребительский рынок.

Содержание микотоксинов (меламина и афлотоксина М1) не допускается в молочной продукции для детского питания, что подтверждено в проведенных исследованиях. Содержание пестицидов (ГХЦГ и его изомеров, ДДТ и его метаболитов) в составе молочных коктейлей также не обнаружено. Удельная активность цезия-137 была существенно меньше (на 27,7 Бк/л) предельно допустимых норм, как и удельная активность стронция-90 (на 17,9 Бк/л). Массовая концентрация свинца, мышьяка, кадмия и ртути не превышала 0,01 мг/кг и была в рамках нормируемых показателей (табл. 4).

Наличие антибиотиков в молочной продукции (даже в минимальных дозах) способствует ослаблению иммунитета, может вызвать неблагоприятные последствия: аллергические реакции, дисбактериоз. Выявлению антибиотиков в молочной продукции для детского питания уделяется повышенное внимание экспертными организациями, испытательными лабораториями и регистрирующими государственными органами. В проведенных исследованиях наличие следов левомицетина, пенициллина, антибиотиков тетрациклиновой группы, стрептомицина не обнаружено, как и содержание консервантов (сорбиновой и бензойной кислоты). Содержание материала, являющегося производным ГМО, также не обнаружено. В процессе производства молочных коктейлей соблюдены требования промышленной стерильности. Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов составило менее 10 КОЕ/см3, что соответствует требованиям ТР ТС.

Таблица 4. Результаты исследований детских молочных ультрапастеризованных коктейлей по показателям безопасности

Table 4. The results of studies of children's ultra-heat-treated milkshakes according to safety indicators

Показатель	НД по методике	Значение
	испытаний	НД	Результат испытаний
Микотоксины
Меламин, мг/кг	ГОСТ ISO/TS 15495	Не допускается (менее 1,0)	Не обнаружено (менее 0,05)
Афлотоксина М1, мг/кг	ГОСТ 30711-2001 (п. 4)	Не допускаются	Не обнаружено
Пестициды
ГХЦГ и его изомеры, мг/кг	ГОСТ 23452-2015	Не более 0,02	Не обнаружено (менее 0,005)
ДДТ и его метаболиты, мг/кг	ГОСТ 23452-2015	Не более 0,01	Не обнаружено (менее 0,005)
Радионуклиды
Удельная активность цезия-137, Бк/л	ГОСТ 32161-2013	Не более 40	Менее 12,3
Удельная активность стронция-90, Бк/л	ГОСТ 32163-2013	Не более 25	Менее 7,1
Токсичные элементы
Массовая концентрация свинца, мг/кг	ГОСТ 30178-96	Не более 0,02	Менее 0,01
Массовая концентрация мышьяка, мг/кг	ГОСТ Р 51766-2011	Не более 0,05	Менее 0,01
Массовая концентрация кадмия, мг/кг	ГОСТ 30178-96	Не более 0,02	Менее 0,01
Массовая концентрация ртути, мг/кг	М 04-64-2017	Не более 0,005	Менее 0,0025
Антибиотики
Левомицетин (хлорамфеникол), мг/кг	МУК 4.1.1912-04 (п. 5)	Не допускается (<0,0003)	Не обнаружено (<0,0003)
Тетрациклиновая группа, мг/кг	ГОСТ 31694-2012	Не допускается (<0,01)	Не обнаружено (<0,001)
Стрептомицин, мг/кг	МУК 4.2.026-95	Не допускается (<0,02)	Не обнаружено (<0,02)
Пенициллины, мг/кг	МВИ.МН.5200-2015	Не допускается (<0,004)	Не обнаружено (<0,004)
Молекулярно-генетические исследования
Генетически модифицированные организмы, %	ГОСТ Р ИСО 21571-2014 (приложение А.3), ГОСТ ИСО 21569-2009	Не допускается	В анализируемой пробе материал, являющийся производным ГМО, не обнаружен

Микробиологические показатели
Требования промышленной стерильности	ГОСТ 32901-2014 (п. 8.8)	После термостатной выдержки при t = 37 °C в течение 3–5 сут должны отсутствовать изменения вкуса и консистенции, видимые дефекты и признаки порчи. После термостатной выдержки допускаются изменения титруемой кислотности не более чем на 2 °Т	Видимые дефекты, признаки порчи, изменения вкуса и консистенции после термостатной выдержки при t = 37 °C в течение 3–5 сут отсутствуют. После термостатной выдержки изменения титруемой кислотности отсутствуют
Мезофильные аэробные и факультативноанаэробные микроорганизмы, КОЕ/см3 (г)	ГОСТ 32901-2014 (п. 8.4, 8.8)	Не более 10	Менее 10
Консерванты
Сорбиновая кислота, мг/кг	ГОСТ 31504-2012	Не допускается	Не обнаружено
Бензойная кислота, мг/кг	ГОСТ 31504-2012	Не допускается	Не обнаружено

По результатам исследований содержания белков, жиров и углеводов произведен расчет энергетической ценности продукта. Количество энергии, которое детский организм усвоит при потреблении молочного ультрапастеризованного коктейля, составило 63,7 ккал (или 266,6 кДж на 100 г) (табл. 5).

Таблица 5. Энергетическая ценность детских молочных ультрапастеризованных коктейлей Table 5. Energy value of children's ultra-heat-treated milkshakes

Показатель	НД по методике испытаний	Значение
		НД	Результат испытаний
Энергетическая ценность, ккал (кДж/100 г)	Расчет	63,3 (266,0)	63,7 (266,6)
в том числе:
– белков	ГОСТ 30648.2-99	2,5	2,51 (10,04)
– жиров	ГОСТ 30648.2-99	2,7	2,67 (24,03)
– углеводов	ГОСТ Р 54667-2011 (п. 7)	7,5	7,4 (29,6)

Заключение

В результате проведенного исследования разработана технология производства детского ультрапастеризованного молочного коктейля, обогащенного витаминами. В качестве основного сырья использовали молоко с массовой долей жира 3,5 %; доза витаминного премикса составила 0,250 г/кг продукта. Технологическая схема производства состояла из подготовительного, основного и заключительного этапов. На подготовительном этапе осуществляли приемку и оценку качества сырья; на основном этапе проводили обработку сырья с целью получения конечного продукта; заключительный этап включал фасование, упаковку и хранение готового продукта.

В ходе проведенных лабораторных исследований установлено, что молочный ультрапастеризованный коктейль для детского питания соответствует требованиям нормативных документов по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям, содержанию микотоксинов, пестицидов, радионуклидов, токсичных элементов. Содержание антибиотиков, ГМО и консервантов в продукте не обнаружено.

Энергетическая ценность молочного коктейля составила 63,7 ккал (266,6 кДж/100 г продукта).