Девяткин Дмитрий Иванович
Феофилактова Ольга Владимировна
1. аспирант кафедры технологии питания, Уральский государственный экономический университет, г. Екатеринбург, Россия
2. доктор технических наук, доцент, доцент кафедры технологии питания, Уральский государственный экономический университет, г. Екатеринбург, Россия
Devyatkin Dmitry Ivanovich
Feofilaktova Olga Vladimirovna
1. Postgraduate Student of the Department of Food Technology, Ural State University of Economics, Ekaterinburg, Russia
2. Doctor of Technical Sciences, Associate professor, Associate professor of the Department of Food Technology, Ural State University of Economics, Ekaterinburg, Russia
Индекс УДК 637.146.4 / 663.865
Дата публикации: 30.07.2025
Разработка полуфабрикатов для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки
Development of semi-finished products for beverages based on fermented curd whey
Аннотация: Исследования, посвященные использованию вторичных ресурсов, в т.ч. в технологии продуктов питания функциональной направленности, в последнее время не утрачивают своей актуальности. Постоянно растущий объем производства молочной сыворотки, ее пищевая и биологическая ценность обуславливают необходимость поиска способов ее промышленной переработки.
Целью работы является разработка рецептуры и технологии производства полуфабрикатов для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки с добавлением плодового сырья.
Разработаны рецептуры и технология полуфабрикатов для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки с добавлением порошка яблока и груши, включающая ферментацию творожной сыворотки с использованием консорциума бактерий Lactobacillus acidophilus и Streptococcus thermophilus. Определены значения титруемой кислотности восстановленных в рекомендуемом соотношении 1:10 напитков, которые составили 67,8±0,25 для полуфабриката с порошком яблока и 66,1± 0,14 для полуфабриката с порошком груши и находятся в пределах установленных норм. Представлены результаты дегустационного анализа по органолептическим показателям: внешний вид и консистенция, цвет, вкус и запах.
Результаты исследования позволили установить, что благодаря применению разработанной технологии возможно получить полуфабрикаты для напитков, характеризующиеся достаточно высокими значениями органолептических показателей, значения титруемой кислотности которых соответствуют установленным нормам.
Abstract: Research on the use of secondary resources, including in the technology of functional food products, has not lost its relevance in recent years. The constantly growing volume of whey production, its nutritional and biological value determine the need to find ways of its industrial processing.
The aim of the work is to develop a recipe and technology for the production of semi-finished products for drinks based on fermented curd whey with the addition of fruit raw materials.
Recipes and technology for semi-finished products for beverages based on fermented curd whey with the addition of apple and pear powder have been developed, including fermentation of curd whey using a consortium of Lactobacillus acidophilus and Streptococcus thermophilus bacteria. The titratable acidity values of the drinks reconstituted in the recommended ratio of 1:10 were determined and amounted to 67.8±0.25 for the semi-finished product with apple powder and 66.1±0.14 for the semi-finished product with pear powder and are within the established standards. The results of the tasting analysis for organoleptic indicators are presented: appearance and consistency, color, taste and smell.
The results of the study made it possible to establish that, thanks to the use of the developed technology, it is possible to obtain semi-finished products for beverages characterized by sufficiently high values of organoleptic indicators, the values of titratable acidity of which correspond to established standards.
Целью работы является разработка рецептуры и технологии производства полуфабрикатов для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки с добавлением плодового сырья.
Разработаны рецептуры и технология полуфабрикатов для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки с добавлением порошка яблока и груши, включающая ферментацию творожной сыворотки с использованием консорциума бактерий Lactobacillus acidophilus и Streptococcus thermophilus. Определены значения титруемой кислотности восстановленных в рекомендуемом соотношении 1:10 напитков, которые составили 67,8±0,25 для полуфабриката с порошком яблока и 66,1± 0,14 для полуфабриката с порошком груши и находятся в пределах установленных норм. Представлены результаты дегустационного анализа по органолептическим показателям: внешний вид и консистенция, цвет, вкус и запах.
Результаты исследования позволили установить, что благодаря применению разработанной технологии возможно получить полуфабрикаты для напитков, характеризующиеся достаточно высокими значениями органолептических показателей, значения титруемой кислотности которых соответствуют установленным нормам.
Abstract: Research on the use of secondary resources, including in the technology of functional food products, has not lost its relevance in recent years. The constantly growing volume of whey production, its nutritional and biological value determine the need to find ways of its industrial processing.
The aim of the work is to develop a recipe and technology for the production of semi-finished products for drinks based on fermented curd whey with the addition of fruit raw materials.
Recipes and technology for semi-finished products for beverages based on fermented curd whey with the addition of apple and pear powder have been developed, including fermentation of curd whey using a consortium of Lactobacillus acidophilus and Streptococcus thermophilus bacteria. The titratable acidity values of the drinks reconstituted in the recommended ratio of 1:10 were determined and amounted to 67.8±0.25 for the semi-finished product with apple powder and 66.1±0.14 for the semi-finished product with pear powder and are within the established standards. The results of the tasting analysis for organoleptic indicators are presented: appearance and consistency, color, taste and smell.
The results of the study made it possible to establish that, thanks to the use of the developed technology, it is possible to obtain semi-finished products for beverages characterized by sufficiently high values of organoleptic indicators, the values of titratable acidity of which correspond to established standards.
Ключевые слова: творожная сыворотка, ферментация, полуфабрикат для напитка, яблоко, груша, рецептура, технология, дегустационный анализ, титруемая кислотность.
Keywords: curd whey, fermentation, semi-finished product for drink, apple, pear, recipe, technology, tasting analysis, titratable acidity.
Keywords: curd whey, fermentation, semi-finished product for drink, apple, pear, recipe, technology, tasting analysis, titratable acidity.
Введение. Поиск способов практического применения вторичных сырьевых ресурсов, ориентированных на полную переработку всех ценных ингредиентов при нивелировании негативного воздействия на окружающую среду, является в настоящее время актуальным направлением исследований для пищевой промышленности.
Наиболее значимой проблемой в данной сфере остается переработка молочной сыворотки. Несмотря на уникальный состав, включающий все гидрофильные соединения молока, в т.ч. лактозу, свободные аминокислоты, витамины и минеральные вещества, сыворотка не используется большинством молокоперерабатывающих предприятий. Это обусловлено ее сложным физико-химическим составом, значительными объемами производства и низкой рентабельностью получаемой продукции [1, 2, 3, 4].
Основными белками творожной сыворотки являются альфа-лактальбумин и бета-лактоглобулин, обладающие высокой функциональной активностью. Состав сывороточных белков максимально приближен по аминокислотному составу к идеальному белку [5, 6].
Кроме того, за счет содержания углеводов (моно-, олиго- и аминосахаров), минеральных солей, витаминов, органических кислот, ферментов и микроэлементов творожная сыворотка обеспечивает длительную жизнеспособность микроорганизмов, поэтому может использоваться в качестве питательной среды для накопления биомассы пробиотических микроорганизмов, оказывающих положительное влияние на здоровье кишечника и общее состояние организма человека.
В процессе ферментации творожной сыворотки путем внесения в ее состав молочнокислых бактерий происходит ряд сложных биохимических процессов, в результате которых нивелируются специфические вкус и запах [7, 8, 9].
Сушка сыворотки способствует более полному и рациональному использованию ее ресурсов. Сухая ферментированная творожная сыворотка, при производстве которой составные компоненты не подвергаются дорогостоящим процессам глубокой модификации, относится к категории низко- и среднемаржинальных продуктов.
Все вышесказанное служит основанием для ее использования в производстве продуктов питания функциональной направленности [10, 11].
Целью настоящего исследования являлась разработка рецептуры и технологии производства полуфабрикатов для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки с добавлением плодового сырья.
Объекты и методы исследования. Объектами в ходе проведения исследований являлись творожная сыворотка, полученная в качестве вторичного сырьевого ресурса в процессе производства творога на предприятии АО «ПМК», г. Полевской, консорциум бактерий Lactobacillus acidophilus и Streptococcus thermophilus, плодовое сырье Уральского региона (яблоки сорта Уралочка, груши сорта Свердловчанка), полуфабрикаты для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки с добавлением порошка яблока (груши).
Процесс ферментации творожной сыворотки осуществляли в анаэробных условиях при 40 °C в течение 12 часов.
Сушку сыворотки осуществляли в распылительной сушилке LSP-9000YZ.
Сушку плодового сырья осуществляли в сушильном шкафу ПЭ-4610М с принудительной циркуляцией воздуха.
Высушенное плодовое сырье измельчали на лабораторной мельнице ЛЗМ-1М.
Значения показателя титруемой кислотности определяли в соответствии с ГОСТ 33957-2016 «Сыворотка молочная и напитки на ее основе. Правила приемки, отбор проб и методы контроля».
Оценку органолептических показателей качества проводили в соответствии с ГОСТ 34352-2017 «Сыворотка молочная-сырье. Технические условия» по 5-балльной шкале.
Экспериментальная часть. В процессе разработки полуфабрикатов для напитков на первом этапе получали творожную сыворотку из предварительно пастеризованного молока путем его сквашивания с целью получения творога. Сыворотка отделялась как побочный продукт производства в процессе приготовления творога. Процесс ферментации творожной сыворотки осуществлялся с использованием консорциума бактерий Lactobacillus acidophilus и Streptococcus thermophilus в анаэробных условиях при температуре 40 °C в течение 12 часов.
Полученную ферментированную творожную сыворотку высушивали при температуре + 170–180°С.
Яблоки и груши предварительно мыли, измельчали, высушивали при температуре 40-45° С в течение 2,5 часов, затем повторно измельчали на специальной мельнице до состояния порошка.
Сухую ферментированную сыворотку смешивали с порошком яблока или груши в соотношениях, приведенных в разработанных рецептурах. Разбавлять полуфабрикат напитков водой рекомендуется в соотношении 1:10.
Технологическая схема производства полуфабрикатов для напитков представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Технологическая схема приготовления полуфабрикатов для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки с добавлением плодового сырья
Разработана рецептура двух образцов полуфабрикатов для напитков с использованием ферментированной творожной сыворотки и плодового сырья: яблока (образец № 1) и груши (образец № 2) соответственно.
Рецептура образцов сухой основы для напитков представлена таблице 1.
Таблица 1
Рецептура полуфабрикатов для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки с добавлением плодового сырья
| Компоненты | Количество, г/100 г | |
| Образец № 1 | Образец № 2 | |
| Ферментированная, высушенная творожная сыворотка | 70 | 70 |
| Порошок яблока | 30 | — |
| Порошок груши | — | 30 |
Результаты. В процессе сквашивания молока, при получении творога кислотным методом, увеличивается кислотность молока и, соответственно, образующейся сыворотки. В связи с чем для молочной сыворотки регламентируются значения титруемой кислотности. Для творожной сыворотки оно должно составлять не более 70 °Т. Кроме того, необходимо учитывать, что в процессе ферментации сыворотки кислотность также увеличивается благодаря образованию молочной кислоты.
В ходе исследования были определены значения показателя титруемой кислотности двух экспериментальных образцов после разведения водой. Результаты исследования представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 – Значения показателя титруемой кислотности полуфабрикатов для напитков после восстановления водой, °Т
Значение титруемой кислотности у образцов №1 и №2 составили 67,8±0,25 и 66,1± 0,14 соответственно и находятся в пределах установленных норм для сыворотки творожной по ГОСТ 33957-2016.
Далее проводилась оценка качества разработанных образцов полуфабрикатов для напитков по следующим показателям: внешний вид и консистенция, цвет, вкус и запах по 5-балльной шкале, результаты представлены на рисунке 3.
Рисунок 3 – Результаты оценки качества образцов полуфабрикатов для напитков после восстановления водой по органолептическим показателям, балл
Согласно проведенной дегустационной оценке, образцы полуфабрикатов для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки после восстановления водой обладают высокими характеристиками по органолептическим показателям: цвет – светло-желтый, вкус и запах характерные для творожной сыворотки, кисловатые, ощущается легкое послевкусие плодового сырья (яблока в образце № 1 и груши в образце № 2), отсутствуют посторонние привкусы и запахи, консистенция однородная.
Несмотря на то, что ферментация творожной сыворотки способствует нивелированию ее специфических органолептических показателей, во вкусе проявляется определенная кислость. Поэтому, необходимо проведение дальнейших исследований с целью формирования сбалансированного вкуса, чему может поспособствовать корректировка рецептуры за счет сахара и/или вкусовых добавок.
Выводы. По результатам исследования доказана целесообразность применения разработанной технологии изготовления полуфабрикатов для напитков на основе ферментированной творожной сыворотки и плодового сырья: яблока и груши. После восстановления водой в соотношении 1:10 получаемый напиток имеет достаточно высокие значения по органолептическим показателям, значения титруемой кислотности соответствуют установленным нормам для творожной сыворотки. Таким образом, сухие полуфабрикаты из молочной сыворотки, обладающие хорошими органолептическими характеристиками и растворимостью, могут использоваться для расширения ассортимента продуктов питания функциональной направленности, в т.ч. напитков.
Библиографический список
1. Современное состояние рынка вторичных сырьевых ресурсов молочной промышленности / А.Г. Кручинин, А.В. Бигаева, С.Н. Туровская, Е.Е. Илларионова // Ползуновский вестник. – 2022. – №4(1). – С. 140-149. – DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2022.04.018.2. Arvanitoyannis, I.S. Current strategies for dairy waste management: A Review / I.S. Arvanitoyannis, A. Giakoundis // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. – 2006. – Vol. 5(46). – P. 379–390.
3. Короткий, И.А. Современные тенденции в переработке сыворотки / И.А. Короткий, И.Б. Плотников, И.А. Мазеева // Техника и технология пищевых производств. – 2019. – Т. 49. – №. 2. – С. 227-234.
4. Коломейцева, Н. А. Молочная сыворотка, молочные белки, сывороточные ингредиенты: состояние и перспективы развития рынка / Н. А. Коломейцева, И. А. Глотова // Технологии и товароведение сельскохозяйственной продукции. – 2021. – № 2(17). – С. 45–50.
5. Остроумов, Л. А. О составе и свойствах молочной сыворотки / Л. А. Остроумов, Г. Б. Гаврилов // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2006. – № 8. – С. 47-48. – EDN IAWZYF.
6. Лазарев, В. А. Анализ аминокислотного состава молочной сыворотки концентрированной баромембранными методами / В. А. Лазарев, О. В. Феофилактова // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. – 2016. – № 2(37). – С. 14-19. – EDN VTRCQT.
7. Kumar, A. Microbial enzymes and major applications in the food industry: a concise review / A. Kumar, S. Dhiman, B. Krishan [et al.] // Food Production, Processing and Nutrition. – 2024. – Vol. 6, No. 1. – P. 85.
8. Quintero-García, O. J. Enzymatic Treatments for Biosolids: An Outlook and Recent Trends / O. J. Quintero-García, H. Pérez-Soler, M. A. Amezcua-Allieri // International Journal of Environmental Research and Public Health. – 2023. – Vol. 20, No. 6. – P. 4804.
9. Okpara, M. O. Microbial Enzymes and Their Applications in Food Industry: A Mini-Review / M. O. Okpara // Advances in Enzyme Research. – 2022. – Vol. 10, No. 01. – P. 23-47.
10. Есипова, М. С. Повышение пищевой ценности творожных продуктов фортификацией Rubus idaeus / М. С. Есипова, М. Н. Школьникова, Е. Д. Рожнов, Е. А. Молибога // Индустрия питания|Food Industry. – 2024. – Т. 9, № 1. – С. 5–15. – DOI: 10.29141/2500-1922-2024- 9-1-1. – EDN: KOBZHF.
11. Вернер, А. В. Методические и технологические аспекты производства безлактозных молочных продуктов / А. В. Вернер, Д. В. Гращенков, О. В. Чугунова // Новые технологии. – 2024. – Т. 20, № 2. – С. 37–48. – DOI 10.47370/2072-0920-2024-20-2-37-48. EDN OWHBDK.