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.