- •1 Литературный обзор
- •1.1 Перспективы развития и современное состояние переработки подсырной сыворотки
- •1.1.2 Современное состояние производства и использования подсырной сывортки
- •1.1.3 Инновационные способы переработки подсырной сыворотки
- •1.2 Анализ ароматобразующих веществ
- •1.2.1 Современные методы анализа ароматобразующих веществ
- •1.3.1 Анализ рынка плавленых сыров
- •1.3.2 Тенденции производства обогащенных и функциональных плавленых сыров
- •2 Методы и методики экспериментальных исследований
- •2.2 Материально-техническое обеспечение
- •2.3 Методы экспериментальных исследований
- •3 Результаты исследований
- •3.1 Обоснование выбора компонентов
- •3.2.2 Оптимизация массы модификаторов электродов пьезосенсора
- •3.2.3 Оценка чувствительности пленок модификаторов пьезосенсоров к ароматобразующим веществам подсырной сыворотки
- •3.2.4 Оценка качества подсырной сыворотки и микропартикулята сывороточных белков
- •3.3 Разработка рецептуры и совершенствование технологии плавленого сыра с улучшенными потребительскими свойствами
- •4 Экономическая часть
- •4.1 Бизнес-план
- •4.2 Расчет производственной мощности
- •4.3 Калькулирование себестоимости товарной продукции
Содержание
Введение 7
1Литературный обзор 9
1.1 Перспективы развития и современное состояние переработки подсырной сыворотки 9
1.1.1 Подсырная сыворотка как ценное сырье для пищевой
промышленности 9
1.1.2 Современное состояние производства и использования подсырной сывортки 10
1.1.3 Инновационные способы переработки подсырной сыворотки 17
1.2 Анализ ароматобразующих веществ 19
1.2.1 Современные методы анализа ароматобразующих веществ 19
1.2.2 Применение сенсоров и мультисенсорных систем в анализе ароматобразующих веществ пищевых продуктов 29 1.3 Cостояние и перспективы производства плавленых сыров 34
1.3.1 Анализ рынка плавленых сыров 34
1.3.2 Тенденции производства обогащенных и функциональных плавленых сыров 38
Заключение по литературному обзору 49
2 Методы и методики экспериментальных исследований 52
2.1 Организация и объекты исследований 52
2.2 Материально-техническое обеспечение 54
2.3 Методы экспериментальных исследований 61
3 Результаты исследований 69
3.1 Обоснование выбора компонентов 69
3.2 Сенсорометрический анализ осмофорических компонентов подсырной сыворотки и микропартикулята сывороточных белков 75 3.2.1 Газохроматографический анализ ароматобразующих веществ подсырной сыворотки 75
3.2.2 Оптимизация массы модификаторов электродов пьезосенсора 79
3.2.3 Оценка чувствительности пленок модификаторов пьезосенсоров к ароматобразующим веществам подсырной сыворотки 82
3.2.4 Оценка качества подсырной сыворотки и микропартикулята сывороточных белков 89
3.3 Разработка рецептуры и совершенствование технологии плавленого сыра с улучшенными потребительскими свойствами 94
3.4 Исследование состава, показателей качества и хранимоспобности плавленого сыра 105
4 Экономическая часть 110
4.1 Бизнес-план 110
4.2 Расчет производственной мощности 114
4.3 Калькулирование себестоимости товарной продукции 114
4.4 Расчет себестоимости товарной продукции 125
4.5 Результаты работы предприятия 127 Заключение 130
Список использованных источников 133
Приложение А. Аппаратурно-технологическая схема производства 138
плавленого сыра
Приложение Б. Экспликация технологического оборудования 139
Приложение В. Производственный корпус 140
Приложение Г. Экспликация помещений производственного корпуса 141
Приложение Д. Акт дегустационной комиссии 142
Приложение Е. ТУ сыр плавленый «Здоровье» 144
Приложение Ж. Акт апробации 159
Введение
К отличительным особенностям питания населения России, относится высокая энергоемкость пищевого рациона. С учетом снижения физических нагрузок населения, увеличивается тенденция к малоподвижному образу жизни, а также росту доли умственного труда. В связи с этим становится актуальной проблема избыточного потребления пищевых нутриентов, в частности жиров и углеводов. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения отмечается неуклонный рост численности населения с прогрессирующими болезнями, такими как: ожирение, сахарный диабет, сердечно - сосудистые заболевания.
Поэтому ставится задача снижения калорийности пищевых рационов, в частности, за счет уменьшения потребляемых жиров и применением в качестве вкусового наполнителя диетической соли. Особое значение при этом приобретает поиск эффективных заменителей жира натурального происхождения, позволяющих максимально сохранить свойства нежирных продуктов. Особенно актуальна замена молочного жира, которая обусловлена не только высокой калорийностью жиросодержащих молочных продуктов, но и дефицитом молока-сырья.
Сыродельные предприятия располагают значительными резервами подсырной сыворотки, которая практически не используется в производстве натуральных сыров. Переработка сыворотки осуществляется по двум основным направлениям: первое- использование сыворотки натуральной в сгущенном или сухом виде, или после микробиологической обработки и второе - извлечение отдельных компонентов и использование их для выработки различных продуктов.
Вместе с тем широкое применение подсырной сыворотки затруднено ее специфическим запахом. Ароматобразующие вещества формируют характерный запах – верный признак, как свежести и качества, так и испорченности пищевых продуктов [23]. Актуальная задача состоит в идентификации и количественном определении ароматформирующих компонентов подсырной сыворотки, а также веществ, образующих с ними композиции с улучшенными органолептическими свойствами, либо маскирующих неприятный сывороточный запах. Решение задачи позволит получить новые продукты.
В последние десятилетия в анализе пищевых продуктов возрастающее применение находят сенсорные системы. Такие определения характеризуются низкими пределами обнаружения, воспроизводимостью и надежностью результатов, экспрессностью получения аналитического сигнала [11].
1 Литературный обзор
1.1 Перспективы развития и современное состояние переработки подсырной сыворотки
1.1.1 Подсырная сыворотка как ценное сырье для пищевой промышленности
Подсырная сыворотка является побочным продуктом производства сыра. При этом в нее переходит от 47 до 52% сухих веществ от общего содержания их в цельном молоке, а также ценные для жизненных процессов биокатализаторы - фосфолипиды, ферменты, витамины. В подсырной сыворотке содержатся витамины А, С, Е, К1 , а также все витамины группы В, а витамин В13 впервые был получен из сыворотки [30]. Основным компонентом в подсырной сыворотке является лактоза. Молочный жир преимущественно представлен мелкими жировыми шариками, диаметром менее 2 мкм. В сыворотку почти целиком переходят из молока сывороточные белки и небольшое количество казеина. Сывороточные белки имеют повышенную биологическую ценность по сравнению с казеином. Они оптимально сбалансированы по аминокислотному набору, особенно ценны серосодержащие – цистин, метионин, способствующие регинирации белков печени, гемоглобина и белков плазмы крови. В состав углеводов подсырной сыворотки входят: моносахара (глюкоза); олигосахара (лактоза, лактулоза), серологически активные сахара, близкие к составу крови; аминосахара (нейраминовая и сиаловая кислоты, кетопентоза). Органолептические и физико- химические показатели подсырной сыворотки представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 - Органолептические показатели подсырной сыворотки
Наименование показателя |
Харатеристика |
|
Несоленая |
Соленая |
|
Внешний вид и консистенция |
Однородная жидкость, допускается наличие белкового осадка |
|
Цвет |
Бледно-зеленый |
|
Вкус и запах |
Свойственный молочной сыворотке, сладковатый |
Свойственный молочной сыворотке, солоноватый |
Таблица 2 – Физико - химические показатели подсырной сыворотки
Наименование показателя |
Норма для подсырной сыворотки |
|
Несоленая |
Соленая |
|
Массовая доля сухих веществ, % не менее |
5,6 |
7,0 |
Массовая доля лактозы, % не менее |
4,0 |
|
Массовая доля жира, % не более |
0,1 |
|
Массовая доля хлористого натрия, % не более |
- |
1,5 |
Титруемая кислотность, °Т не более |
20 |
|
Температура, °C не выше |
6 |
|
Плотность, кг/м3, не менее
|
1023 |
Содержание составных частей и биологические свойства подсырной сыворотки позволяют отнести ее к ценному промышленному сырью, которое можно переработать в различные пищевые продукты.
1.1.2 Современное состояние производства и использования подсырной сывортки
Проблема дефицита молочного сырья в России и повышение эффективности молочной промышленности может быть решена за счет использования подсырной сыворотки, ресурсы которой в нашей стране превышают 3,5 млн.т. в год [11].
Переработка подсырной сыворотки в России составляет около 30 % от уровня ее промышленного производства. Динамика использования ресурсов подсырной сыворотки в РФ представлена в таблице 3.
Таблица 3 - Динамика использования ресурсов подсырной сыворотки в РФ в период 2002 - 2009 гг.
ресурсы |
2002г |
2003г |
2004г |
2005г |
2006г |
2007г |
2008г |
2009г |
Получено подсырной сыворотки в произ-водстве всего, тыс. т |
2286,3 |
2447,0 |
2218,8 |
2185,8 |
2256,3 |
2800,0 |
2759,4 |
3000 |
Исполь-зовано на промыш-ленную перера-ботку, тыс. т |
567,0 |
636,5 |
700,9 |
703,0 |
726,0 |
882,0 |
891,3 |
987,1 |
в % от ресурсов |
24,8 |
26,0 |
31,6 |
32,1 |
32,2 |
31,5 |
32,3 |
32,9 |
Несмотря на многочисленные разработки в этой области она сдерживается по ряду известных причин [21].
Среди этих причин можно выделить:
- незначительные инвестиции в молочную промышленность;
- отсутствие средств на внедрение современных технологий и покупку оборудования;
- недостаточность информации о преимуществах продуктов из подсырной сыворотки и рекламы здорового образа жизни;
- отсутствие массового производства многофункциональных продуктов на основе подсырной сыворотки;
- либерализм экологической службы относительно сброса подсырной сыворотки в сточные воды.
Например, за рубежом считается, что организация производства по переработке подсырной сыворотки даже при высоком уровне стоимости энергоносителей выгоднее, чем экологические штрафы за ее слив без обработки в водоемы. Попадание подсырной сыворотки в системы канализации, а в аварийных случаях и непосредственно в водоемы, вызывает серьезные экологические проблемы. Установлено, что для окисления органических соединений, содержащихся в 50 т подсырной сыворотки требуется такое же количество кислорода, как для окисления хозяйственно - бытовых стоков города с населением 1,80 тыс. человек. Совокупный вред экологии, наносимый сбросом 1 т подсырной сыворотки, оценивается более чем в 1 млн. руб. В России, к сожалению, невысок уровень промышленного использования этого ценного белково-углеводного сырья [15]. За рубежом научно-исследовательские разработки по применению сывороточных ингредиентов с точки зрения инноваций являются главным приоритетом, что позволяет каждый год обновлять ассортимент кисломолочных продуктов, обогащенных функциональными ингредиентами.
Многообразие известных способов переработки и использования подсырной сыворотки можно условно разделить на четыре основных направления:
- использование ее без обработки;
- переработка и применение в виде концентратов;
- выделение и использование отдельных наиболее ценных компонентов;
- биологическая переработка [26].
Подсырная сыворотка используется без технологической обработки на выпойку сельскохозяйственных животных; для производства сухого продукта, ЗЦМ и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных. различных напитков и молочных коктейлей, молочного сахара, в хлебобулочных изделиях.
Натуральная подсырная сыворотка довольно широко используется при выпечке хлеба и хлебобулочных изделий. При этом хлеб обогащается ее полноценными компонентами, что улучшает его биологические и вкусовые качества. Кроме того, введение сыворотки улучшает процесс тестообразования и внешний вид изделий, замедляет процесс черствения, а также увеличивает до 3 % выход хлеба [2].
Предполагается дальнейшее развитие роста объемов производства напитков на основе подсырной сыворотки как одного из наиболее доступных, не требующих больших капитальных вложений и эксплуатационных (в первую очередь энергетических) затрат. Исследования в этой области в настоящее время направлены на расширение ассортимента. Производство напитков на основе подсырной сыворотки выгодно предприятиям еще и сезонным совпадением пиков ресурсов сырья и спроса на продукт.
Напитки из натуральной подсырной сыворотки представляют особую ценность, поскольку в них содержатся все ее составные части, обладающие определенными лечебно-профилактическими свойствами. К тому же их технология достаточно проста [18].
В настоящее время большое распространение на рынке прохладительных напитков получила подсырная сыворотка, обогащенная натуральными фруктовыми и ягодными наполнителями, богатыми углеводами, органическими кислотами, обладающими оригинальным вкусом и запахом. Добавление плодово-ягодных соков позволяет не только ослабить сывороточные тона во вкусе и запахе напитков, но и повысить их пищевую и биологическую ценность.
Высокая пищевая и биологическая ценность сывороточных напитков может быть усилена введением пробиотической микрофлоры. Дополнительное использование вкусовых и ароматических ингредиентов позволяет достичь требуемых характеристик по консистенции, вкусу, аромату и другим показателям, определяющим потребительские свойства напитков [28].
Сухую сыворотку используют в составе молочных, кондитерских, мясных изделий, рыбных паштетов, майонеза, маргарина, суповых концентратов, прохладительных напитков, молочном мороженом.
Сухие концентраты используют в кондитерской и хлебопекарной промышленности, в производстве молочных напитков и плавленых сыров, макаронных изделий, мороженого, майонеза, а также в составе заменителей цельного молока для молодняка сельскохозяйственных животных и стартерных комбикормов [29].
В странах с развитой молочной промышленностью принято считать, что сушка подсырной сыворотки даже при высоком уровне стоимости энергоносителей гораздо выгоднее, чем экологические штрафы [27].
Раздельное использование компонентов подсырной сыворотки позволяет получить:
- молочный жир в виде так называемых подсырных сливок, которые используют в сыроделии и маслоделии;
- сывороточные белки - наиболее ценный ее компонент, так как он имеет наивысший коэффициент биологической ценности среди пищевых белков. Перспективным является выделение сывороточных белков в неденатурированном виде методом ультрафильтрации. Такие белки максимально сохраняют свои ценные свойства, и сфера их применения может быть значительно расширена за счет использования в составе диетических, детских, лечебно-профилактических продуктов и продуктов специального назначения. Этот метод выделения сывороточных белков уже широко применяется за рубежом, однако в России пока еще не нашел достойного использования.
Традиционный способ выделения сывороточных белков - тепловая коагуляция. Альбуминная масса – высококачественный белковый полуфабрикат, представляющий собой концентрат альбуминов и глобулинов. Технология термокоагуляции сывороточных белков достаточно проста и может быть освоена любым молочным предприятием. Масса альбуминная предназначена для использования в качестве белкового компонента-обогатителя при производстве творожных изделий, сырных паст, молочно-белковых десертов, натуральных и плавленых сыров, колбасных изделий, мясных и рыбных паштетов и др. [30].
Молочный сахар-лактоза - главный компонент в составе сухих веществ сыворотки. Разработана технология, принято участие в создании необходимого оборудования и оказана помощь промышленности в освоении девяти видов молочного сахара - от технического (сырца) до фармакопейного, используемого в производстве антибиотиков и фармпрепаратов, в том числе мелкокристаллического пищевого и рафинированного с размером кристаллов 4-5 мкм, используемого при выработке молочных консервов.
Молочный сахар находит широкое применение в производстве заменителей женского молока, продуктов детского и диетического питания, медицинских препаратов, кондитерских изделий, сухих соков, майонезов, быстрорастворимого кофе, жевательной резинки, сухих и стерилизованных взбитых смесей, овощных и фруктовых консервов, хлебобулочных и макаронных изделий, спиртных напитков.
Среди биологических методов переработки подсырной сыворотки наибольшим потенциалом обладает ферментативный гидролиз дисахарида лактозы до моносахаров глюкозы и галактозы. Этот метод уже нашел широкое применение в различных отраслях производства в ряде зарубежных стран (США, Франция, Финляндия, Австралия) [3].
Определенный интерес представляет ферментативный гидролиз сывороточных белков, наиболее богатых незаменимыми аминокислотами.
Одним из перспективных направлений, расширяющих сферу использования подсырной сыворотки, является сквашивание ее различными видами молочнокислых микроорганизмов. При культивировании полезных микроорганизмов в подсырной сыворотке как питательной среде она в значительной степени обогащается ценными продуктами метаболизма, такими, как органические кислоты, ферменты, иммунные тела, витамины и другие биологически активные вещества. Присутствие в продукте полезной микрофлоры, находящейся в фазе активной жизнедеятельности, позволяет также использовать его для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний, подавлять развитие нежелательной микрофлоры [19].
Путем биологической конверсии компонентов подсырной сыворотки и в первую очередь лактозы возможно достаточно дешевым способом получение таких ценных производных, как лактулоза, лактитол, лактобионовая кислота, лактаты калия, натрия, кальция, органические кислоты (молочная, пропионовая и уксусная), витамины, этиловый спирт, биогаз и др.
За рубежом на основе переработки подсырной сыворотки выпускается широкий ассортимент продуктов энтерального питания, которые обеспечивают поддержание и реабилитацию пищевого статуса здоровых и больных людей [2].
Продукты из подсырной сыворотки обладают не только успокаивающим свойством, но и нормализуют нервно-психическое состояние и эмоциональную реактивность современного человека.
Важную роль подсырная сыворотка играет в борьбе с развитием скрытых форм витаминной недостаточности, которая может способствовать формированию и развитию ряда патологических состояний - атеросклероза, сердечно-сосудистых заболеваний, нервно-эмоциональных расстройств, неврозов и стрессов.
Для современных условий, сложившихся в России, характерен полный набор неблагоприятных факторов, влияющих на нормальное функционирование пищеварительной системы человека. Экологическое неблагополучие, возрастание стрессовых воздействий, бесконтрольное применение антибиотиков и различных химиотерапевтических препаратов, повышенный радиационный фон и неполноценное питание. Это привело к массовому возникновению дисбактериозов, принявшему в России угрожающий характер. Эффективное купирование дисбактериоза может быть достигнуто включением в рацион питания функциональных продуктов, в основе которых пробиотические микроорганизмы и функциональные ингредиенты, в том числе и из подсырной сыворотки.
Поскольку здоровье всегда было одной из насущных проблем человечества независимо от культуры и страны, спрос на здоровые продукты питания растет [20]. Это неизбежно диктует необходимость все более тесного переплетения исследовательских работ с изучением различных аспектов питания человека. Актуальным является создание и внедрение в производство новых продуктов для функционального питания.