На правах рукописи

Тихомиров Сергей Анатольевич

Разработка комплексной товароведной оценки качества

кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья

Специальность: 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические наук

и)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2013

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств» на кафедре «Пищевая безопасность»

доктор технических наук, профессор

Научный руководитель:

Матисон Валерий Арвидович доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Крашенинникова Ирина Геннадьевна ФГБОУ ВПО МГУТУ им. К.Г. Разумовского кафедры «Технология продуктов питания и экспертизы товаров», профессор кандидат технических наук Крючкова Юлия Борисовна «СЖС Восток Лимитед», департамент сертификации систем и услуг руководитель направления пищевых аудитов Федеральное Государственное бюджетное

Ведущая организация:

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский экономический университет им. Г.В.Плеханова»

Защита диссертации состоится 17 декабря 2013 г. в 15:00 часов на заседании диссертационного совета Д212.122.05 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г.Разумовского» по адресу : Россия, 109029, г. Москва, ул. Талалихина, 31, ауд. 13 (первый этаж)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления им.

К.Г.Разумовского» по адресу: Россия, 109004, г. Москва, ул. Земляной вал,

Автореферат разослан « » ноября 2013 г.

С авторефератом можно ознакомиться на сайте ВАК РФ Министерства образования и науки РФ http://vak2.td.gov.ru/catalogue и ФГБОУ ВПО МГУТУ им. К.Г.Разумовского http://mgutm.ru/graduatcs-and-doctors

Ученый секретарь диссертационного совета, Кандидат технических наук, доцент Козярина Галина Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы В условиях глобализации и развития международной торговли основной задачей производителей молочной продукции является расширение ассортимента продукции, поддержание высокого уровня потребительских характеристик и обеспечение стабильности показателей качества и безопасности. Основные положения реализации стратегии развития пищевой и перерабатывающей промышленности РФ на период до 2020 г., утвержденной распоряжением Правительства РФ от 17 апреля 2012 года №559-р, концентрируются на создании качественно новых, импортозамещающих пищевых продуктов и необходимости внедрения современных методов управления и системы интегрального контроля показателей качества и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов на этапах переработки, транспортирования и хранения.

Производство кисломолочных продуктов развивается наиболее быстрыми темпами роста по сравнению с другими молочными продуктами. Расширение ассортимента кисломолочных продуктов на основе растительного сырья раскрывает возможности обогащения их биологически активными веществами, дефицит которых характерен в питании современного человека. Следует отметить также, что производство молочных продуктов в условиях многочисленных зон рисковых ситуаций (качество сырья, климатические условия, технические характеристики заквасочных культур и т.д.) не позволяет обеспечить стабильность потребительских характеристик и гарантировать качество и безопасность.

Поэтому особую актуальность приобретает разработка комплексной товароведной оценки качества кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья.

Степень разработанности проблемы Большой вклад в развитие теоретических и практических вопросов разработки новых видов продуктов и обогащения пищевого сырья внесли отечественные и зарубежные ученые: О.С. Восканян, Н.И. Дунченко, З.А. Зобкова, В.М. Кантере, В.А. Матисон, Позняковский В.М., И.А. Рогов, Н.А.Тихомирова, А.В. Тутельян, Ю.А. Тырсин, Т.Б. Цыганова, Т.В. Шленская, R. Cutler, D. Earle, A. Tamime и др.

Цель и задачи исследования Целью диссертационной работы являлась разработка комплексной товароведной оценки качества кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие задачи:

обобщить имеющиеся научные и практические достижения в области разработки новых видов пищевых продуктов, в частности кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья;

исследовать и выявить потребительские предпочтения различных возрастных групп потребителей йогурта;

разработать иерархическую карту ценностей йогурта;

предложить концепцию нового йогурта на основе растительного сырья;

осуществить подбор оптимальных условий экстракции порошка моркови, позволяющий обеспечить наибольший выход сухих веществ и содержание пектина в экстракте;

изучить влияние экстракта из порошка моркови на потребительские свойства йогурта;

изучить изменение показателей качества йогурта с наполнителем из экстракта моркови в процессе хранения и установить сроки годности;

разработать квалиметрическую шкалу критериев оценки влияния производственных факторов на показатели качества и безопасности кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья;

обосновать и экспериментально подтвердить методологический подход к производству кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья с учетом факторов неопределенности, позволяющий обеспечить стабильный выпуск конкурентоспособной продукции с заданными потребительскими свойствами;

разработать комплексный подход к товароведной оценке качества кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья.

Научная новизна работы В диссертационной работе лично автором получены следующие научные результаты:

проведено исследование рынка потребления йогуртов, выявлены потребительские предпочтения, установлен фактор «неуверенности» потребителя, сформулирована концепция йогурта на основе нетрадиционного сырья и обоснована необходимость обеспечения стабильного уровня потребительских свойств;

установлено положительное влияние экстракта из порошка моркови на потребительские свойства йогурта, включая пищевую ценность, органолептические и физико-химические показатели и получен научный комплекс данных, характеризующих изменение качества йогурта с наполнителем из экстракта моркови в процессе хранения;

разработана квалиметрическая шкала критериев оценки влияния производственных факторов на показатели качества и безопасности кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья;

научно обоснован и экспериментально подтвержден методологический подход к производству кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья, позволяющий обеспечить стабильный выпуск конкурентоспособной продукции с заданными потребительскими характеристиками;

предложен комплексный подход к товароведной оценке качества кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья.

Теоретическая и практическая значимость работы разработана иерархическая карта ценностей йогурта, позволяющая выявлять и отслеживать потребительские предпочтения;

разработана рецептура йогурта с наполнителем из экстракта моркови и предложена технологическая схема его производства;

применены критерии оценки факторов неопределенности в условиях технологического процесса;

разработана технологическая инструкция по производству йогурта с наполнителем из экстракта моркови;

материалы диссертационной работы могут быть использованы в лекционных курсах по дисциплинам: «Теория и практика органолептической оценки и экспертиза продуктов питания», «Конструирование продуктов питания в соответствии с требованиями потребителей», «Методы операционного и приемочного контроля на пищевых предприятиях», лабораторных и практических занятиях для студентов, обучающихся по направлению 260100.62 «Продукты питания из растительного сырья».

Основные положения, выносимые на защиту На защиту выносятся следующие положения:

результаты маркетинговых исследований потребительских предпочтений в отношении потребления йогуртов;

иерархическая карта ценностей йогурта, позволяющая выявлять и отслеживать потребительские предпочтения;

результаты экспериментальных исследований потребительских свойств йогурта на основе нетрадиционного сырья из моркови;

результаты товароведной оценки йогурта с наполнителем из экстракта моркови;

квалиметрическая шкала оценки факторов неопределенности технологического процесса;

методологический подход к производству кисломолочных продуктов на основе растительного сырья с учетом факторов неопределенности;

комплексный подход к товароведной оценке качества кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья.

Личный вклад соискателя Научное обоснование и постановка цели и задач исследования, организация, планирование и проведение эксперимента, обработка и обобщение результатов исследований, комплексная товароведная оценка, подготовка результатов к опубликованию, участие в проведении апробации результатов исследований.

Степень достоверности и апробация результатов работы Представленные в работе результаты строго обоснованы использованием современных средств и методик проведения исследований, методологией системного анализа, применением функционального и структурного подходов.

Основные положения и результаты работы доложены на Второй научнопрактической конференции «Качество, безопасность, экология предприятий продуктов питания» (Москва, МГУПП, 2010), III Международной конференции «Безопасность, качество и экология пищевых продуктов и производств»

(Москва, МГУПП, 2011), научно-практической конференции молодых ученых и студентов по проблемам качества и безопасности продуктов питания (Москва, МГУПП, 2011), IV Международной конференции «Безопасность, качество и экология пищевых продуктов и производств» (Москва, МГУПП, 2012).

Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 6 печатных работах, в том числе 3 в центральных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации Диссертационная работа включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, заключение, список использованной литературы и 6 приложений. Содержание работы изложено на 168 страницах основного текста, включающего 34 рисунка, 30 таблиц, 158 источников литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цели и задачи исследования, сформулирована научная новизна и практическая значимость полученных автором результатов комплексной товароведной оценки кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья.

В первой главе диссертации приведен аналитический обзор научнотехнической литературы по теме диссертационной работы. Рассмотрены научные и практические достижения в области разработки новых видов пищевых продуктов, в частности кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья. Проанализированы общие проблемы, связанные с качеством и безопасностью пищевой продукции, международный и европейский подходы к вопросам обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов.

На основе полученных результатов анализа публикаций по рассматриваемой проблеме были сформулированы цель и задачи диссертационного исследования.

Во второй главе приведены описания методов исследования физикохимических показателей, характеризующих качество и состав йогуртов, которые проведены в соответствии со стандартными методами, изложенными в соответствующих нормативных документах, на стандартных поверенных приборах. Кроме того представлены методы анализа сопутствующих веществ, используемых для улучшения показателей качества йогурта.

Глава 3 «Маркетинговое исследование потребительских предпочтений йогуртов»

Молочнокислые продукты традиционно востребованы на российском рынке. Важным аспектом успешного производства кисломолочной продукции является создание таких продуктов, которые покупатели действительно хотят покупать. Поэтому на первом этапе были проведены маркетинговые исследования для определения предпочтений потребителей йогуртов. Исследование потребительских предпочтений проводили в торговых сетях Метро, Ашан и Зельгрос г. Москвы методом анкетирования. Для сбора первичных данных были разработаны анкеты и, на основании установленной выборки, было опрошено 100 респондентов. Проведенное маркетинговое исследование подтвердило, что йогурт является наиболее популярным кисломолочным продуктом среди всех возрастных групп, большинство опрошенных респондентов (78%) еженедельно покупают йогурт. Одним из наиболее значимых критериев при покупке йогуртов являются цена и качество -35 и 37% соответственно. Наибольшим спросом (32%) пользуются йогурты пониженной калорийности, а чаще всего употребляются йогурты с добавками (33%). Так же было установлено, что покупатели заинтересованы в появлении новых натуральных вкусовых добавок (29%).

На основании выявленного вектора потребительских предпочтений была разработана иерархическая карта ценностей продукта, представленная на рисунке 1.

Карта наглядно показывает, что для потребителей важны такие ценности как: продукт, готовый к употреблению, натуральные ингредиенты, пищевая ценность, вкус и цвет, а так же постоянство качества йогурта. Непостоянство качества приводит к появлению «фактора неуверенности» и, как следствие, падению доверия к данной торговой марке.

новлены желательные пот требителььские харрактерист разрабат тываемого продукт предн тенциалььных поккупателей и сфор кисломол лочный ппродукт с понижеенной каллорийнос стью, обо тельным добавк структурн свойс и повы Гллава 4 «РРазработк рецеп улучшен нными по оказател Аннализ литературны данных показал что созд того, вве выражен нный вкус и запах, а также п зрения ббольшой интерес представл количест карот личествах пантотенновую и аскорби-новую кислоты, флавоноиды, антицианидины, жирные и эфирные масла, умбрелиферон и др.

В качестве растительного наполнителя был использован сухой порошок из моркови производства завода пищевых ингредиентов ЗАО ПО "Гамми" г. Нижний Новгород, выпускаемый в соответствии с ТУ 9164-017-51764615-09.

Для разработки рецептуры йогурта на первом этапе исследований был проведен подбор оптимальных условий экстракции порошка, позволяющий обеспечить наибольший выход сухих веществ и содержание пектина в экстракте.

Выбор гидромодуля осуществляли при исследовании процесса экстракции пяти образцов с различным содержанием воды и порошка. Экстракцию порошка проводили дистиллированной водой, в присутствии 0,2% лимонной кислоты в течение 60 минут.

Результаты исследования, приведенные в таблице 1, показывают, что наибольший выход сухих веществ и максимальное содержание пектина в экстракте обеспечивает гидромодуль экстракции 1:15.

Таблица 1 - Определение оптимального гидромодуля экстракции.

Дальнейшее увеличение гидромодуля не привело к увеличению выхода сухих веществ и содержания пектина.

С целью разработки рецептуры йогурта с растительной добавкой на основе порошка моркови соответствующей продукту с наилучшими физикохимическими, реологическими и органолептическими показателями были исследованы три опытных образца, отличающиеся содержанием вносимого экстракта из порошка моркови. Рецептуры опытных образцов представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Экспериментальные рецептуры йогурта Контрольный образец Для проведения товароведной оценки опытные и контрольный образцы хранились в одинаковых условиях в течение 11 суток.

Одним из важных физико-химических показателей йогурта является кислотность. Изменение титруемой кислотности йогурта в процессе хранения исследовали на 1,5,7,11 день. Результаты проведенных исследований представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Изменение титруемой кислотности образцов йогурта в Как видно из графика, характер изменения кислотности в целом идентичен для всех образцов. Установлено, что внесенный в йогурт экстракт не препятствует процессу кислотообразования.

В целом по показателю «кислотность» все исследуемые образцы соответствовали контрольному образцу и нормируемым требованиям.

Одновременно в процессе хранения проводили исследование реологических показателей опытных образцов йогурта. Полученные данные по эффективной вязкости и касательным напряжениям отражены на рисунках 3-6.

Эффективная вязкость, Па*с Эффективная вязкость, Па*с Данные отчетливо показывают, что среди всех исследуемых образцов, наиболее вязкой структурой обладают образцы с наполнителем из экстракта моркови. Подобные структурные свойства образцов №1-3 по сравнению с контрольным образцом можно объяснить, прежде всего, большим количеством пектина, поступившим в продукты вместе с экстрактом.

Стоит также отметит что на наилучш у обра личеству поступи данных гграфика, разница в показан касательном напрряжении, составила 0,077 Пас.

лей к поккупке оче важно изучить органоле создании новых р сследован органолептиче ние еских своййств йогуурта провводилось по пока-зателям, установлленным в Технич ческом регламенте на мол локо и молочную продукци № 88ию -ФЗ: внеш следован также фиксиро к общему объему каждого из образц (рису Рисунок 7 – Рабо йогурта в процессе хранени (1-й ден Рисун 9 – Раб Приведенные данные свидетельствуют об ухудшении органолептических показателей, которое отмечается после 5 суток хранения. Показатель «вкус и запах» опытных продуктов изменялся в сторону ухудшения в ряду контроль – образец №3. Образец йогурта №3 обладает достаточно специфичным пряным привкусом, а образец №1, напротив, имеет слишком нечеткий, размытый вкус. С другой стороны, благодаря пряному вкусу, в образце йогурта № нарастание общей кислотности продукта слабо заметно в отличие от образцов № 1 и №2, которые уже к седьмому дню после выработки имели крайне неприятный кислый вкус.

Наиболее стабильной, в меру вязкой и приятной текстурой обладал образец йогурта №3. Все прочие образцы уже к 7 дню были подвержены синерезису, а отделение водной фазы составляло свыше 20% об.

Единственный показатель, который оставался у всех образцов без изменения - это цвет полученного продукта. На протяжении всего срока хранения, ни в одном из образцов не происходило изменения цвета. Таким образом, вносимая добавка проявляет цветовую стабильность на протяжении всего срока хранения, поэтому ее использование в качестве натурального красителя вполне оправданно с экономической точки зрения. Кроме того следует учитывать, что экстракт из порошка моркови является источником каротиноидов, витаминов группы В, солей калия и фитонцидов, что положительно сказывается на пищевой ценности продукта.

Таким образом, в результате проведенных практических экспериментов был выбран вариант рецептурных ингредиентов, соответствующий образцу йогурта №3. Внесение в качестве наполнителя экстракта из порошка моркови с содержанием сухих веществ 15 % придает продукту нежный вкус и приятный светло-оранжевый оттенок. Кроме того, введение экстракта, благодаря наличию пектина, позволяет стабилизировать казеиновые частицы, создавая устойчивую структуру, способную удерживать в продукте влагу, тем самым, препятствуя синерезису. Однако, несмотря на общее улучшение структурных свойств внесение данной добавки в йогурт, не позволяет добиться существенного увеличения тиксотропности, и система, нарушенная уже при незначительном увеличении касательного напряжения, не способна восстановить прежние вязкостные параметры. Рекомендованный срок годности йогурта с наполнителем из экстракта моркови не более 5 суток.

Расчет энергетической ценности йогурта с наполнителем из экстракта моркови по выбранной рецептуре показал, что внесение в продукт растительной добавки позволяет получить продукт пониженной калорийности, что отвечает сформулированной концепции продукта. Энергетическая ценность продукта составляет 42,21 ккал.

Технологическая схема производства йогурта на основе нетрадиционного сырья представлена на рисунке 10.

Охлаждение Пастеризация Рисунок 10 – Принципиальная технологическая схема производства йогурта на основе нетрадиционного сырья Товароведная оценка опытной партии йогурта с наполнителем из экстракта моркови, выработанного в производственных условиях, включала в себя дегустационный анализ, определение физико-химических показателей и показателей безопасности. Проведенные исследования подтвердили полное соответствие йогурта требованиям нормативных документов по показателям качества и безопасности (таблицы 3,4).

Таблица 3 – Характеристика физико-химических показателей йогурта Наименование показателя Массовая доля молочного белка, %, не менее:

Массовая доля сухого обезжиренного молочного остатГОСТ Р 54761-2011 8,5 9, Таблица 4 – Характеристика показателей безопасности йогурта Токсичные элементы:

Пестициды:

Гексахлорциклогексан (альфа-, бета-, гаммаГОСТ 23452-79 не более 0,05 мг/кг 0,01 мг/кг изомеры) ДДТ и его метабоне более 0,05 мг/кг 0,005 мг/кг Радионуклиды:

Глава 5 «Разработка методических подходов к производству кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья с учетом факторов неопределенности»

Процесс производства продукции является одним из основных процессов, непосредственно формирующих качество и безопасность выпускаемой продукции. Учитывая, что производство кисломолочных продуктов представляет собой сложный многоэтапный технологический процесс, актуальной задачей является обеспечен стабил вого про ров неоп пределеннности техннологичесского про С целью и идентифик кации всех возмо ожных фа акторов ннеопределенностии технологгического процесс котор большой долей ве росник, фррагмент которого п Таблица 5 – Вопр а росник иддентификаации факт торов нео Источник опасности Произвоодственная Обору удование Исполььзуются ли к какие либо устройства (например, детекторы металла, (Ma aterial) В результате провееденного опроса сп пециалисстов техноологическкого подразделен и ана можных факторов неопред зуя мето 5 М. У ций: 13 с зультаты ранжирования отр ражены на кругово диагра Рисунок 11 – Причи возни Для количественной оценки влияния факторов на показатели качества и безопасности готового продукта была разработана квалиметрическая шкала, согласно которой каждый идентифицированный фактор должен быть оценен экспертным методом по трем критериям: значимость, вероятность возникновения в процессе производства, вероятность обнаружения (таблица 6).

Таблица 6 - Квалиметрическая шкала оценки производственных факторов Отсутствует: проблема с качеством и без- Маловероятная Почти наверняка Низкая: проблема решается исполнителем Вероятна, но не Высокая возмож- Минимальная: потребитель не отмечает де- Не более одно- Очень хорошее об- Незначительная: может вызвать жалобу по- Более одного Хорошее обнару- Умеренная: могут быть некоторые времен- Более одного Умеренная воз- ные случайные симптомы, не требующие раза в 6 меся- можность обнарумедицинского вмешательства или не име- цев жения ющие осложнений Средняя: может вызвать жалобу потребите- Не более одно- Средняя возмож- ля о нанесении несущественного вреда здо- го раза в квар- ность обнаружения Выше средней: могут быть некоторые вре- Более одного Низкая возмож- менные симптомы, требующие медицин- раза в квартал ность обнаружения ского вмешательства и не имеющие осложнений.

Высокая: угроза здоровью потребителя Не более одно- Плохая возмож- Значительная: Может привести к серьезной Более одного Очень плохая воз- болезни или отзыву продукции раза в месяц можность обнаружения Критическая: может вызвать летальный ис- Более одного Почти невозможно Количественную оценку влияния производственных факторов неопределенности проводили, рассчитывая ПЧР - приоритетное число риска. Данные расчета приведены в таблице 7.

Таблица 7- Анализ и оценка влияния производственных факторов Граничное значение ПЧР < 125, т.е. все производственные ситуации, значение ПЧР которых меньше 125 находятся в области допустимого риска и не требуют дополнительных мер контроля. Производственные ситуации, у которых ПЧР больше или равно 125 относятся к области недопустимого риска и требуют разработки мер по их устранению.

Глава 6 «Разработка мер контроля и регулирования факторов неопределенности при производстве кисломолочных продуктов на основе нетрадиционного сырья»

С целью определения контрольных мер для снижения или устранения влияния производственных факторов неопределенности был использован метод «дерево решений», в основу которого положен логический подход. На первом этапе формирования дерева решений были сформулированы вопросы, позволяющие рассмотреть альтернативные варианты решений и дифференцировать меры контроля. Далее для каждого идентифицированного недопустимого фактора определялся необходимый объем контрольных мер для его снижения или устранения. Дерево принятия решений для устранения или снижения производственного фактора представлено на рисунке 12.

Для документирования результатов анализа и оценки производственных факторов неопределенности, позволяющего в дальнейшем осуществлять их мониторинг и пересмотр был создан реестр производственных факторов, который является итоговым документом предприятия.