Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Моргунова Анна Викторовна
Разработка технологии МЯСОПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАВИТАЦИОННО-ДЕЗИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ
Специальность 05.18.04. - технология мясных, молочных и рыбных
продуктов и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Ставрополь - 2012
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО
Северо-Кавказском государственном техническом университете
Научный руководитель: | Борисенко Людмила Александровна доктор технических наук, профессор Ставропольский институт кооперации АНОаВПО БУКЭП, кафедра товароведения и технологии общественного питания, заведующий |
Официальные оппоненты: | Жидков Владимир Евдокимович доктор технических наук, профессор Ставропольский технологический институт сервиса ФГБОУ ВПО ЮРГУЭС, ректор |
Запорожский Алексей Александрович доктор технических наук, старший научный сотрудник, ФГБОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет, кафедра технологии мясных и рыбных продуктов, профессор |
Ведущая организация: | ФГБОУ ВПО Кубанский государственный аграрный университет, г. Краснодар |
Защита состоится 29 марта 2012 г в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Да212.245.05 при ФГБОУ ВПО Северо-Кавказском государственном техническом университете по адресу: 355028, г.аСтаврополь, пр. Кулакова, 2, ауд. К 308
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технического университета. С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайте СевКавГТУ www.ncstu.ru и ВАК РФ Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gov.ru/ru/dissertation/
Автореферат разослан л____ февраля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
доктор технических наук, профессор Шипулин В.И.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В центре внимания современной идеологии здорового образа жизни находится полноценное сбалансированное питание. Нарушение питания приводит к нутриентной недостаточности, снижению адаптационно-компенсаторных возможностей организма, что способствует формированию гастроэнтерологической патологии или обострению хронических заболеваний. Тенденция, которая сегодня трактует понятие здоровья, направлена на разработку новых видов мясопродуктов, характеризующихся нутриентной сбалансированностью, повышенной биологической безопасностью и безвредностью, с сохранением высокого их качества и хорошими экономическими показателями.
Решение проблемы возможно за счет комплексного использования сырья растительного и животного происхождения, так как с ними в организм человека поступают необходимые для жизни нутриенты - минеральные вещества, микроэлементы, витамины, жирные кислоты, пищевые волокна, фосфолипиды, микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности с пробиотической активностью, природные антиоксиданты.
Большой вклад в решение фундаментальных основ технологий, ориентированных на выпуск соответствующей мировым стандартам высококачественной и высокопитательной продукции, в том числе и функционального назначения, внесли исследования Л.аВ.аАнтиповой, Л.аА.аБорисенко, А.аМ.аБражникова, А.аИ.аЖаринова, Г.аИ.аКасьянова, Н.аН.аЛипатова, А.аБ.аЛисицина, В.аМ.аПоздняковского, И.аА.аРогова, А.аГ.аХрамцова, С.аД.аШестакова, A.T.аDiplock, A.Wollen и других ученых.
Наиболее эффективным способом сохранения полезных свойств нутриентносбалансированных продуктов является быстрая заморозка. Современные технологии замораживания пищевых продуктов позволяют сохранить качество сырья, сократить трудовые, материальные и энергетические затраты.
В существующих технологиях производства высококачественных колбасных изделий актуальным остается получение стабильных эмульсий. На практике для этого обычно применяют различные перемешивающие устройства типа механических мешалок, коллоидных мельниц, центробежных эмульситаторов. Однако полученные таким образом жидкие смеси по качеству значительно уступают эмульсиям, приготовленным с помощью кавитационной дезинтеграции. Кроме того, анализ опыта работы ряда отечественных и зарубежных предприятий показывает, что стабильно высокое качество мясных изделий может быть получено за счет применения соответствующего способа водоподготовки. Наиболее перспективными и экологически безопасными технологиями обработки воды являются электрохимическая активация (ЭХА) и кавитационная дезинтеграция (КДВ), так как позволяют исключить использование каких-либо химических реагентов и способствуют интенсификации технологических процессов и повышению качества выпускаемой продукции.
На основании вышеизложенного, исследования по использованию активированных различными способами жидких систем для направленного регулирования функционально-технологических свойств эмульгированных мясопродуктов и их использование в разработке продуктов питания, сбалансированных по нутриентному составу, являются перспективными и составляют предмет настоящей диссертационной работы.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка технологии нутриентносбалансированных мясопродуктов с использованием кавитационно-дезинтегрированных жидких систем.
В соответствии с намеченной целью работы при выполнении исследований решались следующие задачи:
- исследовать основные функционально-технологические свойства белкового препарата животного происхождения Кат-гель 95;
- провести сравнительный анализ получения белково-жировых эмульсий (БЖЭ) и фаршевых систем с применением процессов кавитации и гомогенизации;
- изучить процесс гелеобразования белковых систем, содержащих в качестве дисперсионной среды различные виды активированной воды;
- исследовать физико-химические, структурно-механические, качественные, органолептические и микробиологические показатели модельных фаршевых систем и опытных образцов колбасных изделий, содержащих БЖЭ и белковые добавки, гидратированные активированной водой;
- обосновать возможность снижения количества вносимого и остаточного нитрита натрия и поваренной соли в колбасных изделиях при использовании кавитационной дезинтеграции;
- разработать технологию производства вареной колбасы с применением активированных белоксодержащих систем и воды;
- изучить возможность использования активированных систем в качестве коагуляционного раствора для получения колбасных изделий без оболочки;
- разработать рецептуру и технологию производства быстрозамороженных колбасных изделий с овощами, сбалансированных по нутриентному составу;
- изучить кинетику изменения показателя активности воды (аw) в процессе хранения нового вида быстрозамороженных мясопродуктов, осуществить критериальную оценку их качественных и микробиологических показателей;
- провести промышленную апробацию разработанных технологий мясопродуктов, разработать проект технической документации нового вида вареной колбасы, оценить экономическую эффективность.
Научная новизна. Научно обоснована целесообразность гидратации белкового препарата Кат-гель 95 активированной различными способами водой с целью направленного регулирования функционально-технологических свойств. Изучены процессы гелеобразования активированных различными способами белоксодержащих систем и способы получения БЖЭ при помощи акустической кавитации.
Разработана технология производства вареной колбасы с применением белково-жировой эмульсии и гелей, полученных с использованием кавитационной дезинтеграции, и активированных жидкостей на основе кавитационной обработки щелочной фракции ЭХА-воды. На основании экспериментальных и аналитических исследований обоснована возможность снижения количества вносимого и остаточного нитрита натрия и поваренной соли в колбасных изделиях при использовании кавитационной активации.
Научно и экспериментально подтверждена возможность использования бинарной системы на основе анолита электрохимически активированной воды, подвергнутой кавитации, и хитозана низкомолекулярного пищевого водорастворимого в качестве коагуляционного раствора в технологиях колбасных изделий без оболочки.
На основе компьютерного проектирования разработаны рецептуры быстрозамороженных колбасных изделий с овощами, сбалансированных по аминокислотному и жирнокислотному составам, проведена критериальная оценка их качества.
Практическая значимость. В результате проведенных исследований разработаны рецептура, технология и проект технической документации нового вида вареной колбасы Удачная.
На основе компьютерного проектирования и экспериментальных данных разработана технология нутриентносбалансированных быстрозамороженных колбасных изделий с овощами Здоровье + и Польза с использованием кавитационно-активированных систем. Предложенные технологии апробированы на предприятиях ОООаМясокомбинатаОлимпия, ОАО Кавказ-мясо, ИПаПанухинаИ.Г.
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе СевКавГТУ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на региональных, межрегиональных и международных научно-технических конференциях: Научный потенциал студенчества - будущему России (Ставрополь, 2008), Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону (Ставрополь, 2008 - 2010), научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ (Ставрополь, 2008 - 2011), Совершенствование системы и методологии управления как важное условие повышения эффективности деятельности потребительской кооперации (Ставрополь, 2010), Молодежная наука - пищевой промышленности (Ставрополь, 2011).
Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 17 печатных работ, в том числе в изданиях, рецензируемых ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 190 источников и 14 приложений. Работа содержит 149 страниц основного текста, 24 рисунка и 16 таблиц.
Список сокращений, приведенных в работе: ПВ - питьевая водопроводная вода; ЩВ, КВ - щелочная (католит) и кислая (анолит) фракции электрохимически активированной (ЭХА)-воды; КДВаЦ кавитационно-дезинтегрированная вода; (ЩВ+КДВ), (КВ+КДВ)аЦ процесс двойной активации, осуществленный путем кавитационного дезинтегрирования соответственно католита или анолита ЭХА-воды; БЖЭ - белково-жировая эмульсия; ФТС - функционально-технологические свойства; СМС - структурно-механические свойства; ОВПаЦаокислительно-восстановительный потеннциал; ВПСаЦаводопоглощающая способность; ЖПСаЦажиропоглощающая способность; ВУС - водоудерживающая способность; ЭС - эмульгирующая способность; СЭ - стабильность эмульсии; ККГаЦ критическая концентрация гелеобразования; ВССаЦаводосвязывающая способность; ПНС - предельное напряжение сдвига; ПТОаЦ потери при термообработке.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определены предмет, цель и задачи исследований диссертационной работы.
В первой главе проведен аналитический обзор литературы отечественных и зарубежных авторов о перспективах применения способов кавитационной активации в пищевой промышленности. На основании обобщения научно-технической информации определены направления исследонваний по изучению свойств пищевых систем, подвергнутых электрохимической активации и кавитационной дезинтеграции, их влияния на качественные показатели, характеристики безопасности и сроки хранения мясопродуктов.
Проанализированы современные технологические возможности использования БЖЭ и структурообразующих пищевых систем в производстве эмульгированных колбасных изделий. Изучены способы получения съедобной оболочки для колбасных изделий. Обоснована актуальность разработки технологии нутриентносбалансированных продуктов питания и консервирования их быстрым замораживанием.
Во второй главе приведены данные об организации работы и характеристика стандартных общепринятых и специальных методов исследований, разработана и представлена общая схема проведения экспериментов с комплексом изучаемых показателей (рис. 1), определены объекты и направления исследований.
Основные исследования выполнялись на базе кафедр Технология мяса и консервирования и Машины и аппараты пищевых производств СевКавГТУ. Микробиологические характеристики и показатели безопасности исследованы совместно с испытательным центром ФГБУ Ставропольская межобластная ветеринарная лаборатория. Математическая обработка результатов экспериментов и компьютерное проектирование проводились с использованием пакета стандартных и специальных программ: Fisher, Statistica 6.0, MS Excel, Etalon, повторность опытов - трехкратная.
В третьей главе в соответствии со схемой постановки эксперимента и целью настоящей работы изучены основные ФТС белкового препарата животного происхождения Кат-гель 95, гидратированного ПВ, ЩВ, КДВ, (ЩВ+КДВ)-водой, представленные в таблице 1.
Таблица 1 - Функционально-технологические свойства препарата Кат-гель 95 (n= 3; V < 14)
Наименование показателя | Способ гидратации | |||
ПВ | ЩВ | КДВ | ЩВ+КДВ | |
ВПС, % | 458,3 | 539,3 | 677,3 | 673,5 |
ЖПС, % | 191,1 | |||
ВУС, г воды/ г препарата | 12,16 | 12,85 | 13,61 | 13,95 |
Индекс растворимости, См3 сырого осадка | 1,68 | 1,45 | 1,27 | 1,20 |
Анализ представленных данных позволяет сделать вывод о положительном воздействии различных видов активированной воды на функциональные свойства белкового препарата, ответственные за формирование качественных характеристик готовой продукции.
1. Содержание влаги 2. рН 3. ОВП 4. ВПС белкового препарата 5.ЖПС белкового препарата 6. ВУС белкового препарата 7. Индекс растворимости 8. ЭС белкового препарата 9. ЭС фаршевых систем 10. СЭ фаршевых систем | 11. Гелеобразующая способность 12. ККГ 13. ВСС 14. Пластичность 15. Прочности адгезии 16. ПНС 17. ПТО 18. Выход готового продукта 19. Степень пенетрации 20. Удельное сопр. резанию | 21. ВУС готового продукта 22. Содержание NaCl 23.Остаточное содержание NaNO2 24. Органолептические показатели 25. Микробиологические показатели 26. Показатели безопасности 27. Определение толщины коагуляционнной пленки 28. Активность воды (аw) 29. Компьютерное проектирование А - Двухфакторный эксперимент |
Рисунок 1 - Схема проведения исследований
Следующим этапом исследования являлось изучение эмульгирующей способности белкового препарата и анализ способов получения БЖЭ с использованием активированных жидкостей. При составлении БЖЭ проводилась сравнительная оценка различных способов их образования:
- традиционный способ (на гомогенизаторе);
- кавитационная обработка (на индустриальном звуковом процессоре Hielscher Ultrasound Technology UP).
Сравнительный анализ изучаемых способов образования эмульсии (рис. 2) позволил установить, что эмульсии, полученные на кавитационном дезинтеграторе, отличаются значительно большей стабильностью по сравнению с традиционным способом на гомогенизаторе.
Рисунок 2 - Диаграмма стабильности эмульсий, полученных на гомогенизаторе и кавитационном дезинтеграторе с использованием питьевой водопроводной воды
Следует отметить, что наибольшая эмульгирующая способность белка в системе, полученной на ультразвуковом дезинтеграторе, достигает 150 граммов жира на 1 грамм белка. Максимальная эмульгирующая способность препарата в системе, полученной гомогенизацией, достигает 66,4 грамма жира на 1 грамм белка. Таким образом, наиболее перспективным и технологически обоснованным способом образования эмульсии следует считать ее получение на кавитационном дезинтеграторе, используемом в дальнейших исследованиях.
Диаграмма стабильности эмульсий при использовании воды, прошедшей активацию различными способами (ЩВ, КДВ, ЩВ+КДВ) приведена на рисунке 3. Контролем служила водопроводная вода (ВВ).
Рисунок 3 - Диаграмма стабильности эмульсий при использовании воды, прошедшей активацию различными способами
Из анализа рисунка 3 следует, что наибольшей эмульгирующей способностью белок обладает при использовании воды, прошедшей двукратную активацию (ЩВ+КДВ) - 233 грамма жира на 1 грамм белка. При применении ЩВ эмульгирующая способность составляет 180 граммов жира на 1 грамм белка. Отделение жировой фракции в этих случаях начинает происходить при концентрации масла в системе 70-80 %, тогда как при использовании питьевой воды - уже при 50 %. Эмульгирующая способность белкового препарата при отсутствии отделения жировой фракции с использованием питьевой водопроводной воды обеспечивается при концентрации масла 50 % и составляет 100 граммов жира на 1 грамм белка.
Полученные результаты исследований эмульгирующей способности позволяют объективно судить о преимуществе использования щелочной фракции электроактивированной воды в качестве дисперсионной среды и получения белково-жировых эмульсий на кавитационном дезинтеграторе.
С целью определения возможного уровня замены мясного сырья белково-жировой эмульсией на основе препарата Кат-гель 95, были изучены эмульгирующая способность и стабильность эмульсии фаршевых систем (ЭСф, СЭф) в зависимости от уровня введения данного белка. Проведенные исследования по определению ЭСф позволили установить, что использование кавитационного аппарата при составлении модельных композиций, позволяет увеличить эмульгирующую способность. Стабильность эмульсий после нагревания при температуре 80аоС наибольшие значения имеет в образцах с ЩВ и (ЩВ+КДВ)водойа(рис.а4). При этом согласно полученным данным установлено, что с увеличением уровня введения белкового препарата Кат-гель 95 в фаршевые системы повышаются значения исследуемых показателей.
Рисунок 4 - Диаграмма стабильности эмульсий фаршевых систем в зависимости от вида используемой воды и уровня введения белкового препарата Кат-гель 95
Обобщая полученные данные можно сделать вывод, что при составлении рецептуры колбасных изделий с улучшенными функционально-технологическими свойствами можно заменять до 15 % мясного сырья на БЖЭ при использовании активированной воды и аппарата для кавитационной дезинтеграции жидких пищевых сред и воды.
Целью следующего раздела научного исследования являлось определение особенностей протекания процесса гелеобразования в активированных системах, содержащих в качестве дисперсионной среды различные виды активированной воды (ЩВ, КДВ, ЩВ+КДВ).
Предварительными исследованиями было установлено, что препарат Кат-гель 95 обладает высокой гелеобразующей способностью и образует прочные гели при гидратации питьевой водой в соотношении до 1:а4, но при более высоком уровне гидратации образуются менее прочные гели. Однако следует отметить, что при использовании ЩВ, КДВ или (ЩВ+КДВ)-воды прочные гели образуются при гидратации до 1:6 (табл. 2). Одной из причин полученных значений предельного напряжения сдвига (ПНС) гелей может являться более упругая консистенция, так как сшивка молекул происходит на более высоком энергетическом уровне за счет наличия дополнительной энергии связи, способствующей формированию более луплотненного каркаса. Образованная таким образом пространственная структурная сетка обладает упругостью, способностью изгибаться и сворачиваться, оказывая большее сопротивление внешнему воздействию конуса индентора реовискозиметра.
Экспериментально установлены ККГ Кат-гельа95 при гидратации ПВ, ЩВ, КДВ, (ЩВ+КДВ)-водой, составляющие концентрации препарата в системе 9,33%, 8,67%, 8,17%, 7,67% соответственно.
Таблица 2 - Гелеобразование белкового препарата Кат-гель 95 (n=3;аV<14)
При степени гидратации: | ПНС, Па | ||||
ПВ | ЩВ | КДВ | ЩВ+КДВ | ||
1:2 | через 2 часа | 460 | 498 | 507 | 525 |
через 12 часов | 511 | 547 | 559 | 576 | |
через 24 часа | 681 | 734 | 762 | 795 | |
1:4 | через 2 часа | 384 | 413 | 420 | 436 |
через 12 часов | 422 | 474 | 487 | 501 | |
через 24 часа | 576 | 636 | 648 | 675 | |
1:6 | через 2 часа | 128 | 198 | 214 | 219 |
через 12 часов | 140 | 217 | 246 | 259 | |
через 24 часа | 194 | 283 | 302 | 317 | |
* Примечание: выдержка осуществлялась при температуре 4-6 оС.
Результаты комплекса проведенных исследований легли в основу разработки вареной колбасы 1 сорта Удачная, рецептура которой представлена в таблице 3. В технологии производства предусмотрено использование кислой фракции электроактивированной воды для охлаждения батонов готовых изделий с целью подавления развития микрофлоры и увеличения сроков хранения.
Таблица 3 - Рецептура опытных образцов вареной колбасы
Наименование мясного сырья, пищевых добавок, пряностей и материалов | Сырье несоленое, кг на 100 кг | |
Контроль | Опыт | |
Говядина жилованная 1сорт | 40 | 40 |
Говядина жилованная жирная | 20 | 5 |
Свинина жилованная полужирная | 20 | 20 |
Молоко сухое | 2 | 2 |
Белково-жировая эмульсия | - | 15 |
Белок Кат-гель 95 | 3 | - |
Вода (ПВ) для гидратации Кат-гель 95 | 12 | - |
Гель на основе Кат-гель 95 | - | 15 |
Крахмал | 3 | 3 |
Пряности и материалы, г на 100 кг несоленого сырья | ||
Соль поваренная пищевая | 2200 | |
Нитрит натрия | 6 | |
Сахар | 100 | |
Кориандр | 40 | |
Орех мускатный | 80 | |
При изготовлении контрольных образцов составление фаршевой композиции осуществляли на куттере с дробным введением ледяной водопроводной воды в количестве 25% сверх основной рецептуры и вносили белковый препарат Кат-гель 95 в количестве 3%, а также водопроводную воду на гидратацию белка в количестве 12%. В опытных образцах предварительно получали белково-жировую эмульсию на индустриальном звуковом процессоре Hielscher Ultrasound Technology UP по разработанным режимам в соотношении вода:жир:белок соответственно 10:10:1 (по рекомендации фирмы-изготовителя Gewurz Muhle Nesse), при этом в фаршевых системах при куттеровании производили замену 15% говядины жилованной жирной на полученную эмульсию и вносили белковый препарат в виде геля в количестве 15%. Гидратацию белка производили в ЩВ, КДВ, (ЩВ+КДВ)-воде в зависимости от вида образцов в соотношении 1:4. Ледяную воду добавляли в количестве 25% сверх основной рецептуры, предварительно подвергнув ее активации - ЩВ, КДВ, (ЩВ+КДВ).
Полученные результаты исследований физико-химических, структурно-механических и органолептических показателей сырых фаршей и опытных образцов вареной колбасы приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Качественные и структурно-механические показатели сырых фаршей и опытных образцов вареной колбасы (n=3;аV<14)
Показатели | Контроль ПВ | ЩВ | КДВ | ЩВ+ КДВ |
Содержание влаги, % -сырой фарш -готовый продукт | 74,03 68,02 | 72,11 67,73 | 72,19 67,77 | 72,24 67,89 |
Величина рН -сырой фарш -готовый продукт | 6,01 6,17 | 6,33 6,42 | 6,16 6,25 | 6,38 6,48 |
ОВП, мВ | 130,0 | 69,0 | 96,0 | 38,0 |
ВСС фарша, % | 87,8 | 92,2 | 93,1 | 94,4 |
Пластичность, см2 | 6,38 | 6,05 | 5,84 | 5,70 |
Прочность адгезии, Н/м2 | 692,7 | 540,7 | 651,5 | 567,3 |
ПНС, Па | 701,6 | 736,9 | 750,3 | 772,4 |
ПТО, % | 5,83 | 3,81 | 3,34 | 3,08 |
Выход, % | 119,17 | 121,19 | 121,66 | 121,92 |
Степень пенетрации, мм | 5,19 | 4,55 | 4,30 | 4,11 |
Удельное сопротивление резанию, Н/м | 164,0 | 245,0 | 196,0 | 294,0 |
ВУС гот. продукта, % | 90,59 | 93,36 | 93,78 | 94,31 |
Содержание NaCl, % | 2,05 | 1,99 | 1,84 | 1,84 |
Остаточный нитрит, мг % | 4,51 | 4,35 | 4,01 | 3,98 |
Органолепт. оценка, балл | 3,90 | 4,20 | 4,60 | 4,70 |
Сопоставительный анализ данных по определению содержания остаточного нитрита натрия показал, что в образцах с использованием кавитационно-активированных систем его уровень ниже в среднем на 11-12% по сравнению с контролем. При определении содержания поваренной соли выявлено аналогичное изменение. Соль в воде после кавитационного воздействия практически полностью диссоциирует на ионы. Применение двойной активации воды (ЩВ+КДВ) способствует интенсификации процессов перераспределения нитрита натрия и соли в продукте, лучшему их вовлечению в реакции цветообразования, формирования вкусо-ароматических свойств, микробиологические и окислительно-восстановительные процессы, в результате чего и снижается остаточное количество. На основании экспериментальных исследований обоснована целесообразность уменьшения количества вводимой соли и нитрита натрия в сырье, что в конечном итоге способствует повышению безопасности и безвредности продукта.
Микробиологическая и химико-токсикологическая оценка вареной колбасы Удачная выявила соответствие исследуемых показателей требованиям СанПина2.3.2.1078-01. Установлено, что в опытных образцах КМАФАнМ несколько меньше (в 4 раза), чем в контрольных и составляет 2,0102 КОЕ в 1г продукта.
Разработанная технология производства вареной колбасы Удачная прошла промышленную апробацию и дегустационную оценку на предприятиях ООО мясокомбинат Олимпия, ОАО Кавказ-мясо. Разработан проект технической документации на колбасу вареную первого сорта Удачная. Расчетный экономический эффект предлагаемой технологии составляет: 16,69 тысяч рублей на 1 тонну готовой продукции.
Одним из научных направлений диссертационной работы являлась разработка способа получения съедобных пищевых покрытий колбасных изделий методом погружения в резервуар с коагуляционным раствором. Проведенные аналитические исследования позволили прийти к заключению о возможности создания съедобного покрытия для колбасных изделий на основе растворов низкомолекулярного пищевого водорастворимого хитозана.
При реализации двухфакторного эксперимента научно обоснован способ получения колбасных изделий без оболочки с использованием в качестве функционального пищевого модуля - коагуляционного раствора на основе анолита ЭХА-воды, подвергнутой кавитации (КВ+КДВ), и хитозана низкомолекулярного пищевого водорастворимого в концентрации 2%. Анолит обладает высокой активностью за счет накопленной потенциальной энергии, что значительно интенсифицирует процесс растворения. Эффект усиления растворимости в (КВ+КДВ)-воде заключается в способности кавитации придавать воде аномально высокую растворяющую способность.
Предварительно проведенные исследования, позволили определить диапазон варьирования входящих параметров. Изучение влияния выбранных параметров коагуляционного раствора проводилось в интервале температуры 55а-а70аС, и при pH от 2,5 до 5,5 ед. Исследования проводились с учетом матрицы планирования эксперимента, представленной в таблице 5.
Таблица 5 Ц Интервалы варьирования факторов и полученные результаты в двухфакторном эксперименте (n=3;аV<14)
№ п/п | В безразмерном виде | В натуральном выражении | Потери после коагуляции,Пк, % | Потери после варки на пару, Пп,% | Содержание влаги, W, % | Степень пенетрации, мм | ВУС, % | ||
Х | У | T, С | рН, ед. | ||||||
1 | -1 | -1 | 55 | 2,5 | 1,33 | 4,67 | 69,01 | 4,5 | 94,2 |
2 | -1 | +1 | 55 | 5,5 | 1,87 | 4,92 | 68,75 | 4,8 | 92,6 |
3 | +1 | -1 | 70 | 2,5 | 2,84 | 5,05 | 67,98 | 4,4 | 95,0 |
4 | +1 | +1 | 70 | 5,5 | 3,28 | 5,38 | 67,59 | 4,5 | 93,4 |
5 | -1,414 | 0 | 51,895 | 4 | 1,56 | 5,98 | 69,23 | 4,8 | 91,7 |
6 | +1,414 | 0 | 73,105 | 4 | 4,02 | 5,96 | 66,80 | 4,4 | 92,9 |
7 | 0 | -1,414 | 62,5 | 1,879 | 2,43 | 4,55 | 68,32 | 4,4 | 94,8 |
8 | 0 | +1,414 | 62,5 | 6,121 | 3,15 | 4,97 | 67,44 | 4,7 | 91,1 |
9 | 0 | 0 | 62,5 | 4 | 2,54 | 4,71 | 68,26 | 4,6 | 92,7 |
Анализ поверхности отклика на рисунке 5 позволил установить, что наименьшие потери массы после коагуляции и термообработки горячим паром до готовности наблюдались у изделий, предварительная коагуляция которых проводилась в интервале температуры 59аЦа65аС и рН=2,0. Очевидно, за время тепловой коагуляции при температуре раствора выше 65аС происходят денатурационные и коагуляционные изменения растворимых белковых веществ в поверхностном слое, что приводит к агрегированию белковых веществ, увеличению количества выплавляющегося жира, обезвоживанию и потерям азотистых и минеральных веществ; при температуре состава ниже 60 С толщина образовавшегося коагуляционного слоя минимальна и происходит увеличение потерь массы при дальнейшей термообработке. При снижении рН раствора молекулы хитозана переходят из цепеобразного в шарообразное состояние, и растворимость увеличивается, связываясь с мышечными белками, он защищает продукт от потерь массы. Данные факторы позволяют получить тонкую пищевую пленку на поверхности колбасного изделия во время тепловой коагуляции, защищающую продукт от потерь влаги при дальнейшей термообработке.
а) | б) |
Рисунок 5 - Поверхность отклика (а) и изолинии ее сечения (б) потерь массы после термообработки образцов на пару в зависимости от значений уровня рН и температуры коагуляционного раствора
Толщина поверхностной оболочки, образовавшейся в процессе коагуляции, как видно из рисунка 6, возрастает с увеличением температуры коагуляционного состава. Об этом свидетельствуют минимальные значения глубины проникновения иглы реовискозиметра в термонобработанный продукт. Анализ поверхности отклика и изолиний ее сечения степени пенетрации позволили сделать вывод о прочности пленки колбасных изделий в диапазонах рН среды 2,0аЦа2,5 и интервале температуры 60аЦ70С.
а) | б) |
Рисунок 6 - Поверхность отклика (а) и изолинии ее сечения (б) зависимости степени пенетрации готовых образцов после коагуляции от значений уровня рН и температуры раствора
Вследствие комплексной обработки полученных экспериментальных данных с точки зрения снижения себестоимости и формирования наилучших качественных характеристик, следует рекомендовать следующие параметры проведения коагуляции: раствор на основе анолита электрохимически активированной воды, подвергнутой кавитации, и хитозана пищевого водорастворимого в концентрации 2%; уровень pH среды 2,0аа2,5 ед., температура 60аа65С, продолжительность тепловой коагуляции в интервале 3аа4 минуты. Качественные и микробиологические показатели колбасных изделий без оболочки изучались совместно с испытательным центром ФГБУаСтавропольская межобластная ветеринарная лаборатория.
В четвертой главе при помощи программы Etalon (СевКавГТУ) разработаны рецептуры и технологии производства быстрозамороженных колбасных изделий с овощным гарниром, сбалансированных по аминокислотному и жирнокислотному составам (рис. 7,а8).
Рисунок 7 - Графическое изображение частных функций желательности аминокислотного состава рецептурной композиции Здоровье +
Рисунок 8 - Графическое изображение частных функций желательности жирнокислотного состава рецептурной композиции Здоровье +
Технологическая схема производства быстрозамороженных колбасных изделий с овощами Здоровье + и Польза приведена на рисунке 9.
1, 2
1, 2
2
1, 2
1
1, 2
1, 2
1 - Здоровье +
2 - Польза
Рисунок 9 - Технологическая схема производства быстрозамороженных колбасных изделий с овощами Здоровье + и Польза
Введение в состав эмульсии колбасных изделий свиного жира и высокоолеинового подсолнечного дезодорированного масла, а также включение в разработанные рецептуры гарниров, состоящих из моркови, риса, кукурузы, сладкого перца, капусты брокколи, лука и грибного порошка из шампиньонов, позволило максимально сбалансировать аминокислотный и жирнокислотный составы готовых продуктов и повысить содержание основных витаминов, макро- и микроэлементов.
Проведена комплексная оценка качественных характеристик, микробиологических показателей, химико-токсикологических исследований, кинетики изменения активности воды испытуемых образцов. Установлен срок хранения быстрозамороженных колбасных изделий с овощами Здоровье + и Польза не более 3 месяцев со дня выработки при температуре не выше - 18 С, 5 месяцев при температуре не выше - 30 С.
Разработанные технологии производства быстрозамороженных колбасных изделий с овощами Здоровье + и Польза прошли промышленную апробацию на предприятиях ОАО Кавказ-мясо, ИПаПанухинаИ.аГ.
ВЫВОДЫ
1. Обоснована актуальность исследований по изучению свойств систем, подвергнутых электрохимической активации и кавитационной дезинтеграции, и их влияния на качественные показатели, характеристики безопасности и сроки хранения мясных продуктов.
2. Экспериментально установлено, что сочетание двойной активации воды (ЩВ+КДВ) приводит к улучшению функционально-технологических свойств гидратированной белковой добавки Кат-гель 95. Выявлено, что наиболее перспективным способом получения белково-жировых эмульсий (БЖЭ) является использование кавитационной дезинтеграции жидких сред позволяющее увеличить эмульгирующую способность белоксодержащих систем.
3. Проведена сравнительная оценка прочностных характеристик пищевых гелей, содержащих в качестве дисперсионной среды различные виды активированной воды. Экспериментально установлены критические концентрации гелеобразования (ККГ) белкового препарата Кат-гель 95 при гидратации ПВ, ЩВ, КДВ, (ЩВ+КДВ)-водой. Выявлено, что использование двойной активации воды позволяет получить максимально прочные гели (ККГ отмечена при концентрации препарата в системеа7,67а%).
4. Разработана технология вареной колбасы Удачная. Экспериментально показано, что включение в рецептуру БЖЭ и геля на основе Кат-гель 95, полученных с использованием кавитационного дезинтегратора, способствует стабилизации системы и увеличению выхода готового продукта на 2,75а%. Микробиологическая и химико-токсикологическая оценка опытных образцов выявила соответствие исследуемых показателей требованиям СанПина2.3.2.1078-01.
5. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность снижения вносимого и остаточного количества нитрита натрия, поваренной соли при производстве колбасных изделий с использованием кавитационно-активированных систем.
6. Изучена возможность использования активированных жидких сред для производства колбасных изделий без оболочки. Определены оптимальные параметры коагуляции поверхностного слоя фарша: раствор хитозана (пищевого водорастворимого в концентрации 2%) на основе анолита электрохимически активированной воды, подвергнутой кавитации; уровень pH среды 2,0аа2,5 ед., температура 60аа65С, продолжительность тепловой коагуляции 3аа4 минуты.
7. На основе компьютерного проектирования разработаны рецептуры и технологии производства быстрозамороженных колбасных изделий с овощами Здоровьеа+ и Польза. Комбинирование мясного и растительного сырья, активированных белоксодержащих систем позволило получить продукты с высоким содержанием витаминов, макро- и микроэлементов, сбалансированных по аминокислотному и жирнокислотному составам.
8. Проведена комплексная оценка качественных характеристик, микробиологических показателей, химико-токсикологических исследований, кинетики изменения активности воды испытуемых образцов. Установлен срок хранения быстрозамороженных колбасных изделий с овощами Здоровье + и Польза не более 3 месяцев со дня выработки при температуре не выше - 18 С, 5 месяцев при температуре не выше - 30 С.
9. Проведена промышленная апробация предлагаемых технологий производства колбасы Удачная и быстрозамороженных колбасных изделий с овощами Здоровье + и Польза на предприятиях ООО Мясокомбинат Олимпия, ОАО Кавказ-мясо, ИПаПанухинаИ.Г.
Разработан проект технической документации на колбасу вареную Удачная, определена экономическая эффективность технологии.
По материалам диссертации опубликованы следующие работы:
1. Борисенко, А.А. Разработки по научному направлению нанобиоэлектротехнологии / А.А. Борисенко, Л.А. Борисенко, А.В.аЛагерева (Моргунова) и др. // Материалы ХХХVII научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2007 год, т. 1. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. - С. 100.
2. Борисенко, Л.А. Использование активированных поликомпонентных систем в производстве вареных колбас / Л.А. Борисенко, А.А.аБорисенко, А.В.аЗорин, А.В.аЛагерева // Материалы ХХХVII научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2007 год, т. 1. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. - С. 119.
3. агерева, (Моргунова) А.В.аИзучение эмульгирующей способности белковых препаратов с применением процесса кавитации и гомогенизации / А.В.аЛагерева, А.В.аЗорин // Материалы II международной научной студенческой конференции Научный потенциал студенчества - будущему России, т.3. Биотехнология, пищевая промышленность. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. - С. 110.
4. Борисенко, А.А. Современные нанобиотехнологии в производстве вареных колбас / А.А. Борисенко, Л.А. Борисенко, А.В.аЛагерева (Моргунова) и др. // Мясной ряд, № 1, 2008. Ц С.42-43.
5. Борисенко, Л.А. Разработка технологии производства колбасных изделий с использованием активированных жидких систем / Л.А. Борисенко, А.А.аБорисенко, А.В.аЛагерева (Моргунова) и др. // Вестник СевКавГТУ. - Ставропольа: СевКавГТУ, 2008. - №2 (15). - С. 100-102.
6. агерева, (Моргунова) А.В. Разработка рецептур новых видов быстрозамороженных блюд с использованием компьютерного проектирования / Л.А.аБорисенко, А.А.аБорисенко, А.В.аЛагерева и др. // Материалы XII региональной научно-технической конференции Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону, т.а1. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. - С.а217.
7. агерева, (Моргунова) А.В. Перспективные направления использования кавитационно дезинтегрированных систем в производстве мясопродуктов / Л.А.аБорисенко, А.А.аБорисенко, А.В.аЛагерева (Моргунова) и др. // Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия Продовольствие, №5. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. - С. 98-101.
8. Борисенко, Л.А. Применение кавитационной обработки воды для создания продуктов с антиоксидантными и бактерицидными свойствами / Л.А.аБорисенко, А.А.аБорисенко, А.В.аЛагерева (Моргунова) и др. // Материалы ХХХVIII научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2008 год, т. 1. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. - С.а162-163.
9. Моргунова, А.В. О вреде чрезмерного употребления поваренной соли и возможности снижения ее количества в мясопродуктах при использовании кавитации / Л.А.аБорисенко, А.А.аБорисенко, А.В.аМоргунова // Материалы XIII региональной научно-технической конференции Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону, т.а1. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. - С. 167-168.
10. Борисенко, Л.А. Пути снижения остаточного нитрита натрия в мясопродуктах методами ультразвуковой кавитации / Л.А.аБорисенко, А.А.аБорисенко, А.В.аМоргунова и др. // Материалы ХХXIX научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2009 год, т. 1. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. - С. 166-167.
11. Моргунова, А.В. Новое направление производства безопасных мясных продуктов / Л.А.аБорисенко, А.В.аМоргунова // Материалы Х межрегиональной научно-практической конференции Совершенствование системы и методологии управления как важное условие повышения эффективности деятельности потребительской кооперации, ч. 3. - Ставрополь: СКИ БУПК, 2010. - С. 52 - 55.
12. Моргунова,аА.В.аВлияние активированной воды на функционально-технологические свойства белкового препарата Кат-гель 95 / А.В.аМоргунова, А.А.аБорисенко, Л.А.аБорисенко и др. // Вестник СевКавГТУ. - Ставропольа: СевКавГТУ, 2011. - №1 (26). - С. 124-126.
13. Моргунова, А.В. Направленное регулирование качественных свойств колбасных изделий белковым препаратом Кат-гель 95 / Л.А.аБорисенко, А.А.аБорисенко, А.В.аМоргунова // Материалы XIV региональной научно-технической конференции Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону, т.а1. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. - С. 224-225.
14. Борисенко, Л.А.аИзучение процесса гелеобразования на основе кавитационно-активированных белковых систем / Л.А.аБорисенко, А.А.аБорисенко, А.В.аМоргуноваа// Материалы ХL научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2010 год, т. 1. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2011.- С.а203-205.
15. Моргунова А.В. Применение инновационных методов обработки сырья в технологиях мясных изделий / Ю.В. Митякина, Л.А.аБорисенко, А.В.аМоргунова и др.а// Материалы II международной научной конференции Молодежная наука - пищевой промышленности. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2011. - С. 25- 29.
16. Моргунова А.В. Пищевое сырье как объект технологии криоконсервирования и криосепарации / Г.И. Касьянов, И.Е. Сязин, М.И. Лугинин, А.В.аМоргунова // Известия вузов. Пищевая технология. - Краснодар : КубГТУ, 2011. - №2-3. - С. 40-43.
17. Моргунова, А.В. Применение активации водных систем в технологии производства колбасных изделий нового поколения / А.В.аМоргунова, Л.А.аБорисенко, А.А.аБорисенко и др. // Вестник СевКавГТУ. - Ставропольа: СевКавГТУ, 2012. - №1а(30). - С. 69-73.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям