Влияние сухой деминерализованной молочной сыворотки на хранимоустойчивость концентрированных молочных продуктов

В настоящее время для расширения ассортимента молочной продукции и удовлетворения спроса потребителей наблюдается тенденция в выработке продуктов, в которых вводятся различные наполнители, БАДы и др. Это позволяет повысить пищевую ценность, придать продуктам функциональные свойства. Для повышения биологической ценности широко используется молочная сыворотка и продукты ее фракционирования. Например, в работах [1—4] предлагается использовать сухую деминерализованную молочную сыворотку (СДМС) в производстве молочных консервов. Данные разработки позволяют решить вопросы более полной утилизации вторичного молочно-белкового сырья и повышения биологической ценности продуктов. Однако в этих работах не достаточно полно проведена оценка физикохимических показателей качества проектируемых консервов. Так, например, отсутствует оценка консервирующей способности выработанных продуктов, которая должна осуществляться в течение не менее 14 месяцев хранения.

Целью настоящей работы является оценка физико-химических и органолептических показателей качества разработанного концентрированного молочного продукта (КМП) с сахаром в процессе хранения.

В соответствии с поставленной целью объектом исследования явились образцы КМП с сахаром, в которых СОМ на 10, 20 и 25 % заменялось на СДМС [4]. В образцах были определены физико-химические и органолептические показатели качества. Массовая доля сухих веществ измерялась рефрактометрическим методом, вязкость – вискозиметром Гепплера, активная кислотность – рН-метром, активность воды с помощью гигрометра Rotronic HygroPalm. Гранулометрический состав кристаллов лактозы определялся с помощью микроскопа BIOLAR. Общее число кристаллов в каждой выборке составило 100 шт.

Полученные данные для свежевыработанных КМП и в процессе 14 месяцев хранения представлены на рисунках 1 и 2 и в таблице 1.

—♦—Контроль -е-10°/оСДМС -*-20%СДМС -е-25%СДМС

Рисунок 1. Влияние продолжительности хранения на вязкость КМП с сахаром, в котором СОМ на 10, 20 и 25% заменялось на СДМС

—♦—Контроль -е-10% СДМС -*-20% СДМС *25% СДМС

Рисунок 2. Влияние продолжительности хранения на средний размер кристаллов лактозы в КМП с сахаром, в котором СОМ на 10, 20 и 25 % заменялось на СДМС

Таблица 1. Физико-химические показатели качества продукта в зависимости от продолжительности хранения

Наименование показателя	Контрольный образец	Замена СОМ на СДМС, %
		10	20	25
Свежевыработанный продукт
Массовая доля сухих веществ, %	73,6±0,10	73,4±0,10	73,5±0,10	73,2±0,10
Активная кислотность (рН), ед.	6,30±0,05	6,30±0,05	6,35±0,05	6,36±0,05
Активность воды, aw	0,766±0,013	0,760±0,013	0,733±0,013	0,745±0,013
Через 3 месяца хранения
Массовая доля сухих веществ, %	73,6±0,10	73,5±0,10	73,5±0,10	73,3±0,10
Активная кислотность (рН), ед.	6,35±0,05	6,31±0,05	6,34±0,05	6,35±0,05
Активность воды, aw	0,750±0,013	0,756±0,013	0,740±0,013	0,757±0,013
Через 6 месяцев хранения
Массовая доля сухих веществ, %	73,6	73,5	73,6	73,3
Активная кислотность (рН), ед.	6,30±0,05	6,30±0,05	6,35±0,05	6,36±0,05
Активность воды, aw	0,747±0,012	0,752±0,012	0,740±0,012	0,756±0,012
Через 14 месяцев хранения
Массовая доля сухих веществ, %	73,6	73,5	73,6	73,3
Активная кислотность (рН), ед.	6,29±0,05	6,22±0,05	6,20±0,05	6,16±0,05

Наименование показателя	Контрольный образец	Замена СОМ на СДМС, %
		10	20	25
Активность воды, aw	0,795±0,012	0,781±0,012	0,780±0,012	0,786±0,012
Коэффициент однородности	0,73	0,80	0,74	0,72

Как следует из рисунка 1, при увеличении массовой доли СДМС вязкость всех образцов повышается. Это можно объяснить тем, что сывороточные белки молочной сыворотки участвуют в структурообразовании наряду с казеином. По-видимому, они образуют цепочки (филаментозные мостики), которые связывают мицеллы казеина, упрочняя структуру [5].

Анализ рисунка 2 свидетельствует о том, что средний линейный размер кристаллов lср растет при добавлении СДМС в меньшей степени, чем в процессе хранения. Данный характер изменения 1ср может быть объяснен тем, что при добавлении молочной сыворотки в продукт с одной стороны вводится дополнительное количество лактозы. Это приводит к увеличению движущей силы процесса и, следовательно, к росту кристаллов лактозы. С другой стороны наблюдаемое увеличение вязкости вызывает замедление образования и роста кристаллов [6, 7]. В целом средний линейный размер кристаллов находится в допустимом диапазоне значений для молочных консервов [8].

Активная кислотность в контрольном и рабочих образцах в течении 6 месяцев изменяется в пределах погрешности измерений. При хранении в течение 14 месяцев наблюдается незначительное понижение активной кислотности по отношению к контрольному образцу. В целом значение рН находится в допустимом диапазоне значений для данных продуктов [8].

Активность воды является комплексным показателем хранимоустойчивости молочных консервов. Во всех образцах этот показатель несколько ниже, чем пределы допустимых для сгущенного молока с сахаром значений (0,80—0,85) и составляет 0,73-0,80, что свидетельствует о достаточно высокой хранимоустойчиво-сти вырабатываемых продуктов.

С целью оценки однородности кристаллической фазы, а, следовательно, качества продукта проведен анализ гранулометрического состава кристаллов лактозы в контрольном и рабочих образцах, хранившихся в течение 14 месяцев. Основные статистические характеристики гранулометрического состава кристаллов лактозы для контрольного варианта и для образца с замещением 25 % СОМ на СДМС (предлагаемый вариант) приведены в таблице 2 [9-10].

Таблица 2. Основные статистические характеристики размера кристаллов лактозы

Наименование характеристики	Контрольный вариант	Предлагаемый вариант
Максимальное значение, dmax , мкм	10,50	12,20
Минимальное значение, dmin, мкм	2,89	3,91
Среднее значение (математическое ожидание), dср, мкм	6,51	7,49
Среднее квадратическое отклонение, σ, мкм	1,69	1,89

Дифференциальные и интегральные кривые распределения кристаллов лак- тозы по размерам представлены на рисунках 3 и 4. По интегральным кривым распределения кристаллов был определен коэффициент однородности [11].

Рисунок 3. Кривые дифференциальной вероятности распределения кристаллов лактозы

Рисунок 4. Кривые интегральной вероятности распределения кристаллов лактозы

Для расчета коэффициента однородности было использовано логарифмически нормальное распределение, получающееся, если в нормальную Гауссову функцию подставить в качестве аргумента не размер кристаллов, а его логарифм:

где δ — медиана распределения;

lgσ — стандартное (среднеквадратичное) отклонение логарифмов размеров от их среднего значения.

Интеграл, входящий в уравнение, был выражен через элементарные функции нового аргумента:

Аргумент t — нормированная нормально распределенная величина, среднее значение которой равно нулю.

Среднеквадратичное отклонение логарифмов размеров определялось по формуле:

igo (jga ЬвД/ч

.

При t = 1, <8 ст = ^5-18550 . Значениям t = ±1 соответствует доля кристаллов: Д = 84,1% и Д = 15,9%, отсюда lgσ=lgδ₅₀ – lgδ_84.1 = lgδ_15.9 – lgδ₅₀ .

Отсюда коэффициент однородности может быть рассчитан по уравнению:

.

Результаты расчета коэффициента однородности для всех образцов продукта представлены в таблице 1. Установлено, что коэффициент однородности кристаллов в рабочих образцах практически одинаков или даже несколько выше в сравнении с контрольным вариантом. Это свидетельствует о достаточно высоком качестве проектируемого продукта. Результаты гранулометрического анализа подтверждают данные органолептической оценки. По органолептическим показателям образцы продукта соответствовали требованиям ГОСТ Р 53947 [8].

Выводы

Сухую деминерализованную молочную сыворотку следует рекомендовать в производстве концентрированных сладких молочных продуктах со сроком хранения 12 месяцев.

По органолептическим показателям качества разработанный продукт не уступает традиционному сгущенному молоку с сахаром, что подтверждает анализ гранулометрического состава кристаллов лактозы.