Влияние режимов гомогенизации на качество сухих молочных консервов специализированного назначения

УДК 637.18

И.А. ИВКОВА, Д.С. РЯБКОВА

Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, г. Омск

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ГОМОГЕНИЗАЦИИ НА КАЧЕСТВО СУХИХ МОЛОЧНЫХ КОНСЕРВОВ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Статья посвящена исследованию влияния технологических параметров производства, в частности процесса гомогенизации, на качество и хранимоспособность сухих молочных консервов специализированного назначения: сухого цельного молока и сухих высокожирных сливок, а также аналогичных продуктов, выработанных с заменой части молочного жира растительным. Данные продукты предназначены для массового и специализированного питания в районах с ограниченными ресурсами натурального молочного сырья (армия, флот, космос, отдаленные районы страны, в т. ч. Арктика, и др.). Представлены результаты исследований устойчивости жировой фазы сухих молочных консервов с точки зрения стабильности эмульсионных систем, идущих на производство продукции. Для исследования влияния технологических факторов на качество разрабатываемых продуктов были подготовлены модельные базовые смеси состава, идентичного разрабатываемым новым видам молочных консервов. Экспериментальные образцы вырабатывались на молочном предприятии ООО «ВНИМИ-Сибирь» г. Омска и закладывались на хранение при температуре (20 ± 3) оС сроком на 12 месяцев. В процессе хранения исследовалось влияние инвариантности и режимов гомогенизации молочных смесей на основной показатель качества сухих молочных консервов - содержание свободного жира. Установлена значительная разница содержания свободного жира в консервах, полученных при различных режимах и способах гомогенизации. Процесс гомогенизации сгущенной смеси, даже при давлении ниже 10 МПа, позволяет эффективно снижать массу свободного жира в сухих молочных консервах. Установлена разница в молочных консервах и консервах, полученных с использованием растительных жиров, при повышении давления гомогенизации до 8,0-10,0 МПа. Давление гомогенизации выше 5,0 МПа для сухих высокожирных консервов и выше 8,0 МПа для сухих высокожирных молокосодержащих позволяет уменьшить массовую долю свободного жира до 4-5 %; для сухого молокосодержащего продукта достаточно давление гомогенизации сгущенной смеси 14,0-15,0 МПа, сухого цельного молока 9,0-10,0 МПа.

Ключевые слова: технологический процесс, стратегия развития, сухие молочные консервы, растительные жиры, «свободный жир», гомогенизация, инвариантность процесса, показатели качества, хра-нимоспособность, сроки годности.

Введение

Технологические параметры производства наряду с такими факторами, как качество сырья и режимы хранения, значительно сказываются на потребительских свойствах и пищевой ценности вырабатываемых продуктов [1; 2].

Для сухих молочных консервов основными показателями качества являются консистенция и вкусовые достоинства, определяемые состоянием жировой фракции. В сухих, особенно высокожирных молочных консервах, при хранении появляются такие пороки консистенции, как потеря сыпучести, комкование, что приводит не только к повышению объемной массы - показателя, имеющего большое практическое значение, но и к слеживаемости продукта. Иногда сухие молочные консервы настолько уплотняются, что образуется сухой, трудноразбиваемый монолит. В продукте такой консистенции нарушается стабильность жировой фазы и быстрее протекают окислительные процессы. В связи с этим при выполнении исследований значительная часть работ была посвящена разработке технологических режимов производства продуктов, формирующих и сохраняющих их качество.

Одним из главных факторов, определяющих структуру и в значительной мере свойства сухих молочных продуктов, является их гранулометрический состав [3; 4; 5]. От размера частиц сухих молочных консервов зависят такие их основные свойства, как плотность и объемная масса, смачиваемость и растворимость, наличие поверхностного свободного жира и воздушных включений, а следовательно, интенсивность окисления и стойкость

© Ивкова И.А., Рябкова Д.С., 2017

продукта в хранении. Многочисленными исследованиями доказано, что сухой порошок с мелкими частицами содержит минимальное количество воздуха и имеет наибольшую плотность [6; 7].

Наличие большого числа мелких частиц обусловливает повышение объемной массы продукта, слеживаемость и выделение свободного жира, что влечет за собой ухудшение смачиваемости, способности к растворению, а также более быстрому окислению жира в хранении. В сухом порошке с преобладанием крупных более пористых частиц смачиваемость и относительная скорость растворения повышается, наблюдается снижение массовой доли свободного жира, что увеличивает стойкость продукта к окислению. Работами И.А. Радаевой, В.Н. Фавстовой, Н.Н. Липатова по исследованию взаимосвязи между режимами производства и качеством вырабатываемого продукта подтверждается вывод, что величина частиц и распределение их по размерам оказывают решающее влияние на качество молочных продуктов [8; 9].

Объекты и методы

Отработка технологии производства проводилась по технологическим режимам, наиболее влияющим на консистенцию, растворимость и стойкость сухих консервов в процессе хранения, - режимам гомогенизации молочной смеси, идущей на выработку продукции. Для исследования влияния выбранных режимов на качество готового продукта готовились модельные базовые составы молочных и молокосодержащих смесей, идентичных по составу разрабатываемым новым видам молочных консервов. На приготовленных аналогах проводились исследования влияния на показатели качества готового продукта инвариантности и режимов гомогенизации нормализованных по составу модельных смесей.

Для эксперимента были выработаны модельные составы сухих молочных продуктов (сухие высокожирные сливки, сухой высокожирный молокосодержащий продукт, сухое цельное молоко, сухой молокосодержащий продукт). Выработанные по базовым рецептурам и составу проектируемых продуктов экспериментальные образцы закладывались на хранение в нерегулируемых при (20 ± 3) °С условиях. В процессе 12-месячного хранения с периодичностью в 3 месяца проводились исследования на содержание свободного жира -одного из главных показателей качества сухих молочных консервов.

Из литературы известно, что определяющим фактором процесса гомогенизации является давление. Поэтому основной акцент делался на таком показателе, как давление гомогенизации. Влияние режимов гомогенизации исследовалось в диапазонах от 3 до 20 Мпа [10].

Процесс гомогенизации при выработке сухих молочных консервов проводился при следующих вариантах (рис. 1): I вариант - гомогенизация смеси проводилась перед сгущением; II вариант - гомогенизации подвергалась сгущенная смесь.

Результаты и их обсуждение

Содержание свободного жира - один из основных факторов, ухудшающих качество и сроки хранения молочных консервов. Под «свободным жиром» подразумеваются лишенные, либо с поврежденными белково-липидными оболочками жировые шарики. Отстой и всплы-вание свободного жира идет более интенсивно, чем покрытого защитной оболочкой. Окис-ленность свободного поверхностного жира в 5-8 раз больше, так как незащищенный белковой оболочкой жир окисляется гораздо быстрее, чем находящийся внутри частиц. Кроме того, по существующим представлениям свободный жир более богат полиненасыщенными жирными кислотами, в связи с чем он более лабилен при течении окислительных процессов.

Увеличение содержания свободного жира в сухих молочных консервах на 50 % способствует повышению окисленности всего жира продукта не менее, чем на 20 % [10]. Свободный жир на поверхности частиц препятствует смачиванию порошка при восстановлении, а это, в свою очередь, снижает скорость растворения сухих продуктов.

Количество свободного жира характеризует как расслоение смеси, так и недостаточность диспергирования. Образование свободного жира вызывается следующими причинами: разрывом белковой оболочки по какой-либо причине, либо недостаточно хорошо

проведенным процессом гомогенизации. Если свободный жир образуется в результате какого-либо механического либо термического воздействия, то он идентифицируется как дестабилизированный, в другом случае, как аутентичный, т. е. остается в первоначальных количествах до конца. В процессе технологической обработки незначительное количество аутогенного жира остается незаэмульгированным.

Рис. 1. Схема исследований физико-технологических параметров сухих консервов при различных условиях проведения процесса гомогенизации

Анализ литературы позволил выявить, что содержание свободного жира в молочных консервах более 5 % способствует быстрому окислению молочных консервов. Снизить содержание свободного жира в молочных консервах позволяет процесс гомогенизации [7; 10]. Результаты исследования содержания свободного жира в зависимости от инвариантности процесса гомогенизации (вариант I - до сгущения) представлены на рис. 2-3. Содержание свободного жира в сухих высокожирных сливках в зависимости от давления гомогенизации показано на рис. 2, а в сухом высокожирном молокосодержащем продукте - на рис. 3.

Рис. 2. Зависимость показателя СЖ в сухих высокожирных сливках от давления гомогенизации смеси до сгущения

Рис. 3. Зависимость показателя СЖ в сухом высокожирном молокосодержащем продукте от давления гомогенизации в смеси до сгущения

Содержание свободного жира в сухих высокожирных молочных консервах, в которых гомогенизация была проведена после операции сгущения, отображено на рис. 4 и 5.

Содержание свободного жира в сухом цельном молоке в процессе хранения в зависимости от инвариантности процесса гомогенизации приведено на рис. 6 и 7.

Зависимость содержания свободного жира в молочных продуктах от параметров гомогенизации смеси после сгущения представлена на рис. 8 и 9.

Рис. 4. Зависимость показателя СЖ в сухих высокожирных сливках от давления гомогенизации сгущенной смеси

50

40

2 20 £

I 0

—Р=0 МПа -Я-Р=5МПа -*-Р=7МПа ——Р=10 МПа —Р=12 МПа

-#-Р=15МПа

1 б а ю и

Б ре мл хранения, мес>

Рис. 5. Зависимость показателя СЖ сухого высокожирного молокосодержащего продукта от давления гомогенизации сгущенной смеси

Рис. 6. Зависимость показателя СЖ в сухом цельном молоке от параметров гомогенизации молочной смеси до сгущения

Рис. 7. Зависимость показателя СЖ в сухом молокосодержащем продукте от параметров гомогенизации молочно-растительной смеси до сгущения

Рис. 8. Зависимость показателя СЖ в сухом цельном молоке от давления гомогенизации сгущенной смеси

*60

Е 40

а

5 зо

из

; го ™ 10

—*-Р=0МПа -Ш- Р=5 МПа -*-Р=7 МПа

— Р=12МПа -#-Р=15МПа

0 2 4 6 В 10 12 11 Время хранения, мес.

Рис. 9. Зависимость показателя свободного жира в молокосодержащем продукте от давления гомогенизации сгущенной смеси

Выводы

Анализируя полученный материал по влиянию условий (до сгущения или после), а также параметров процесса гомогенизации, можно сделать следующие выводы:

Изменения содержания свободного жира при хранении сухих высокожирных молочных консервов аналогичны, как в случае проведения гомогенизации нормализованной смеси, так и в случае гомогенизации сгущенной смеси. Количество СЖ при втором варианте

на 20-25 % ниже соответствующих величин исследуемых образцов, где гомогенизации подвергалась нормализованная смесь до сгущения.

Разница в консервах без добавки растительных жиров, а также консервах, полученных с использованием растительных жиров, ощутима при повышении давления в пределах 9-11 МПа. Подъем давления в пределах Р = (6-9) МПа значительно снижает содержание СЖ в сухих молочных консервах. Давление гомогенизации от 5 МПа и выше для сухих высокожирных сливок и выше 8 МПа для сухого высокожирного молочного продукта позволяет уменьшить массу свободного жира до 4-5 %.

С целью уменьшения массовой доли СЖ до предела, не превышающего 5 % для СЦМ гомогенизация смеси должна быть при 9-10 МПа. Для сухого молокосодержащего продукта снижение свободного жира до величины менее 5 % происходит при давлении гомогенизации 14-15 МПа, что подтверждается графически на рисунках, представленных выше.

I.A. Ivkova, D.S. Ryabkova

Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

The impact of homogenization regimes on the quality of special purpose dry canned milk

The article is devoted to the study of technological production parameters, in particular, the process of homogenization and its invariance on the quality and storage capacity of dry high-fat dairy canned food for a special purpose. The results of investigations of the stability of the fat phase of dry canned milk are presented from the point of view of the stability of the emulsion systems that go to produce products. There is a significant difference in the content of one of the negative factors that reduce the quality - the mass fraction of free fat, in canned food obtained under different regimes and methods of homogenization. The process of homogenizing the thickened mixture, even at a pressure below 10 MPa, effectively reduces the weight of free fat in dry canned milk. The difference in canned milk, as well as canned food obtained with the use of vegetable fats, is established with an increase in the homogenization pressure to 8.0-10.0 MPa. Homogenization pressure higher than 5.0 MPa for dry high-fat cans above 8.0 MPa for dry high-fat milk-containing allows to reduce the mass fraction of free fat to 4-5 %.

Keywords: technological process, development strategy, dry canned milk, "free fat", homogenization, process invariance, quality indicators, storage capacity, shelf life.

Список литературы

1. Ивкова И.А., Пиляева А.С. Сухие молочные консервы специального назначения // Пищевая промышленность. 2012. № 6. С. 64-65.

2. Ивкова И.А., Пиляева А.С. Влияние различных видов упаковки и режимов хранения на качество сухих высокожирных молочных консервов специального назначения // Техника и технология пищевых производств. 2012. № 1. С. 39-40.

3. Зуев Е.Т. Функциональные напитки: их место в концепции здорового питания // Пищевая промышленность. 2004. № 7. С. 90-95.

4. Харитонов В.Д., Булочникова Е.К. Особенности оценки гранулометрического состава сухого молока // Молочная промышленность. 1975. № 1. С. 15-19.

5. Липатов Н.Н., Харитонов В.Д. Сухое молоко. М : Легкая и пищевая промышленность. 1981. 264 с.

6. Харитонов В.Д., Радаева И.А., Петров А.Н. и др. Внедрение системы мониторинга качества и технологического аудита на предприятиях // Молочная промышленность. 2005. № 10. С. 16-19.

7. Харитонов В.Д., Петрова Л.В., Петрова С.В. Термодеструктивные изменения сухого молока в процессе распылительной сушки : монография. Омск : Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2009. 233 с.

8. Радаева И.А. Научные основы повышения качества молочных консервов, совершенствование их тех-

References

1. Ivkova I.A., Piljaeva A.S. Suhie molochnye konservy specialnogo naznachenija // Pishhevaja promysh-lennost'. 2012. № 6. S. 64-65.

2. Ivkova I.A., Piljaeva A.S. Vlijanie razlichnyh vidov upakovki i rezhimov hranenija na kachestvo suhih vysokozhirnyh molochnyh konservov specialnogo naznachenija // Tehnika i tehnologija pishhevyh proizvod-stv. 2012. № 1. S. 39-40.

3. Zuev E.T. Funkcional'nye napitki: ih mesto v koncepcii zdorovogo pitanija // Pishhevaja promyst'. 2004. № 7. S. 90-95.

4. Haritonov V.D., Bulochnikova E.K. Osoben-nosti ocenki granulometricheskogo sostava suhogo moloka // Moloch. promyshlennost'. 1975. № 1. S. 15-19.

5. Lipatov N.N., Haritonov V.D. Suhoe moloko. M : Legkaja i pishhevaja promyshlennost'. 1981. 264 s.

6. Haritonov V.D., Radaeva I.A., Petrov A.N. i dr. Vnedrenie sistemy monitoringa kachestva i tehno-logicheskogo audita na predprijatijah // Moloch. promyshlennost'. 2005. № 10. S. 16-19.

7. Haritonov V.D, Petrova L.V., Petrova S.V. Termodestruktivnye izmenenija suhogo moloka v processe raspylitel'noj sushki : monografija. Omsk : Izd-vo FGOU VPO OmGAU, 2009. 233 s.

8. Radaeva I.A. Nauchnye osnovy povyshenija kachestva molochnyh konservov, sovershenstvovanie ih

нологии и разработка продуктов специального назначения : автореф. дис. ... д-ра техн. наук : 05.18.04 / Радаева Искра Александровна. Одесса : ОТИПП им. Ломоносова, 1977. 45 с.

9. Фавстова В.Н. Содержание свободного жира сухих молочных продуктов в зависимости от их влажности и температуры хранения // Молочная промышленность. 1960. № 2. С. 6-9.

10. Петров А.Н. Теория и практика повышения устойчивости жировой фазы консервов на молочной основе : автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.18.04 / Петров Андрей Николаевич. М., 2010. 50 с.

Ивкова Ирина Александровна, д-р техн. наук, доц., Омский ГАУ, ivkovai55@mail.ru: Рябкова Дина Сергеевна, канд. техн. наук, доц., Омский ГАУ, ds.ryabkova@omgau.org.

tehnologii i razrabotka produktov specialnogo naznachenija : avtoref. dis. ... d-ra tehn. nauk : 05.18.04 / Radaeva Iskra Aleksandrovna. Odessa : OTIPP im. Lomonosova, 1977. 45 s.

9. Favstova V.N. Soderzhanie svobodnogo zhira suhih molochnyh produktov v zavisimosti ot ih vlazhnosti i temperatury hranenija // Moloch. promyshlennost'. 1960. № 2. S. 6-9.

10. Petrov A.N. Teorija i praktika povyshenija ustojchivosti zhirovoj fazy konservov na molochnoj os-nove: avtoref. dis. ... d-ra tehn. nauk : 05.18.04 / Petrov Andrej Nikolaevich. M., 2010. 50 s.

Ivkova Irina Aleksandrovna, Dr. of Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk SU, ivkovai55@mail.ru; Ryabkova Dina Sergeevna, Can. of Techn.l Sci., Ass. Prof., Omsk SU, ds.ryabkova@omgau.org.

УДК 631.1.016

В.П. КВАШИН, А.Г. ЩЕРБАКОВА, С В. ЗАХАРОВ

Омский государственный аграрный университет имени П.А.Столыпина

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Даны практические рекомендации по экономии электроэнергии в сельскохозяйственном производстве для разработки ежегодных и перспективных планов организационно-технических мероприятий по рациональному использованию и экономии электроэнергии. Данными рекомендациями являются: контроль использования электроэнергии, электрооборудования и электроустановок; нормирование электропотребления; надёжность электроснабжения; качество напряжения и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях; рациональное использование электродвигателей; электротехнологии в животноводстве и растениеводстве. Приведены допустимые отклонения напряжения от номинального и относительное снижение потерь напряжения и электроэнергии при компенсации реактивной мощности. Показана графическая зависимость КПД и коэффициента мощности электродвигателя от коэффициента загрузки. Приведены формулы для расчета размера экономии электрической энергии, которые могут использоваться при планировании и осуществлении технических мероприятий. Связано это с тем, что появился интерес к энергосбережению, т.к. реальное состояние отечественной экономики заставляет снижать себестоимость продукции. На уровне государства принята и утверждена концепция политической стратегии по энергосбережению, но, несмотря на это, не на всех предприятиях осознана необходимость бережного отношения к энергоресурсам. На сегодняшний день сельскохозяйственное производство как было, так и остается отраслью производства с низкой эффективностью использования энергоресурсов. Именно подъем производства требует обратить внимание на проблемы энергосбережения. Перевод экономики на энергосберегающий путь развития - это не просто снижение затрат, удешевление выпускаемой продукции, но и переход на качественно новый уровень производства и потребления. Затраты на потребляемые энергоресурсы в себестоимости продукции в некоторых отраслях сельскохозяйственного производства достигают 60 %, а цены на энергоносители сегодня достаточно высоки, поэтому проблемы энергосбережения приобрели актуальность.

Ключевые слова: электрическая энергия, экономия, энергосбережение, электрооборудование, сельскохозяйственное производство, напряжение, КПД, коэффициент загрузки.

Введение

Развитие сельскохозяйственного производства невозможно без широкого применения электрооборудования и средств автоматизации. Известно, что используемый в стационарных силовых процессах сельскохозяйственного производства 1 кВт-ч электро-

© Квашин В.П., Щербакова А.Г., Захаров С.В., 2017