Методология комплексной оценки качества пищевых добавок и обоснование их адекватного применения в мясной промышленности

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

2.1 Формализация и структурирование понятия
технологического качества ПД

С целью формализации понятия «технологическое качество ПД» был предложен ряд терминов и соответствующих определений.

По аналогии с термином «качество пищевого продукта» под технологическим качеством ПД понимается совокупность свойств (технологических функций), характеризующих ее пригодность направлено изменять свойства пищевого продукта (пищевой системы), способствуя стабилизации и/или повышению его качества.

Для развития концептуальной основы комплексной оценки качества ПД важнейшее значение имеет структурирование понятия качества путем выделения его составляющих и построения их иерархической структуры. Для этого были сформулированы и введены следующие концептуальнообразующие понятия.

Технологическая функция ПД – способность (свойство) ПД придавать новые свойства и/или направлено изменять свойства пищевой системы с целью повышения безопасности и/или улучшения качества выпускаемой продукции.

Основная технологическая функция ПД – основное свойство ПД, без проявления которого в пищевой системе, продукция заданного уровня безопасности и качества не могла бы быть изготовлена.

В большинстве случаев основная технологическая функция ПД связана с ее дефиницией (с одной из ее дефиниций), т.е. функциональным классом ПД. Если пищевая добавка согласно международной классификации относится к эмульгаторам, то, соответственно, основной технологической функцией является «эмульгирование». Однако, как правило, большинство ПД имеют несколько дефиниций, при этом только конкретные условия выполнения той или иной технологической задачи определяют, какая же в данном случае дефиниция будет рассматриваться как основная технологическая функция.

Дополнительная технологическая функция ПД – дополнительное свойство ПД, проявляемое в мясной системе наряду с основной технологической функцией, оказывающее положительное влияние на безопасность и/или качество продукции.

Побочная технологическая функция ПД – позитивное или негативное свойство ПД, которое может проявляться в пищевой системе при определенных условиях (состав системы, температура, давление, время, концентрация ПД, активность воды, наличие катализаторов и синергистов и т.п.).

Функционально-технологический показатель – органолептический, физико-химический, микробиологический, структурно-механический, гистологический или другой единичный (интегральный) показатель, величина которого характеризует степень проявления технологической функции (группы технологических функций) ПД.

Технологический эффект – значение (изменение значения) функционально-технологического показателя при введении в продукт (модельную систему) определенной дозы ПД.

Предлагаемая концепция основывается на том, что технологическое качество ПД характеризуется совокупностью ее основной, дополнительных и побочных функций, проявляющих себя в пищевой системе в виде комбинации технологических эффектов, величина и значимость которых оценивается по изменению функционально-технологических показателей и зависит от различных факторов (присутствия других ПД, пищевых ингредиентов, катализаторов, значения рН, активности воды, температуры и т.п.).

2.2 Формализация понятия технологически адекватного
применения ПД

Для формализованного описания понятия «технологически адекватное применение ПД» ПД классифицированы автором на 6 групп по характеру изменения технологического эффекта от изменения дозы внесения (табл. 1).

Пусть:

D₁, D₂, …, D_i, …, D_n – дозы внесения ПД в 1, 2,…, i-м ,…, n-м испытании (опыте);

T₁, T₂,…, T_i, …, T_n – значения технологического эффекта (соответствующего функционально-технологического показателя), полученные в 1, 2, …, i-м, …, n-м испытании (опыте) при соответствующей дозе внесения ПД;

∆D₍_i_,_i₊₁₎ - прирост дозы внесения в (i+1)-м опыте по отношению к i-му опыту;

∆T₍_i_,_i₊₁₎ – прирост технологического эффекта в (i+1)-м опыте по отношению к i-му опыту;

D_T – доза внесения ПД из диапазона [D₁, D_n], соответствующая заданному (требуемому) технологическому эффекту Т_з.

Тогда:

Первая группа - ПД, для которых изменение дозы внесения не оказывает влияния на изменение технологического эффекта, т.е. при любом значении ∆D₍_i_,_i₊₁₎ прирост ∆T₍_i_,_i₊₁₎ равен или близок к 0. Если заданный уровень технологического эффекта совпадает с Т₁, то для 1-й группы все дозы введения ПД в диапазоне
[D₁, D_n] будут соответствовать Т_з.

Вторая группа – ПД, для которых отношение прироста технологического эффекта к приросту дозы ПД остается постоянной величиной, т.е.
∆T₍_i_,_i₊₁₎ / ∆D₍_i_,_i₊₁₎ = А в интервале от D₁ до D_n. Для этой группы будет существовать только одна доза D_t=D_i, где D_i– единственное значение из диапазона [D₁, D_n], соответствующее Т_з.

Третья группа – ПД, для которых при дозах от D₁ до D_n наблюдается рост технологического эффекта, причем отношение прироста технологического эффекта к приросту дозы ПД является переменной величиной, зависящей от дозы ПД, т.е. ∆T₍_i_,_i₊₁₎ / ∆D₍_i_,_i₊₁₎ = f (D_i) в интервале от D₁ до D_n. Для третьей группы, так же как и для второй будет существовать только одна доза D_t=D_i, где D_i– единственное значение из диапазона [D₁, D_n], соответствующее Т_з.

Четвертая группа – ПД, для которых при дозах от D₁ до D_i наблюдается рост технологического эффекта, а при дозах от D_i до D_n происходит замедление роста технологического эффекта и при ∆D₍_n_-1,_n₎ прирост ∆T₍_n_-1,_n₎ = 0. Для этой группы при задании уровня Т_з, соответствующего условию Т₁Т_зn, D_t=D_i, где D_i– единственное значение из диапазона [D₁, D_n_-1[, а при задании Т_з=T_n D_t=D_i, где D_i– любое значение из диапазона [D_n_-1, D_n].

Пятая группа – ПД, для которых при дозах от D₁ до D_i наблюдается рост технологического эффекта, а при дозах от D_i до D_n происходит снижение величины T_i , т.е при ∆D₍_i_,_n₎ величина ∆T₍_i_,_n) < 0. Для этой группы при задании уровня Т_з, соответствующего условию Т₁Т_зn, D_t=D_i, где D_i– два значения: одно из диапазона [D₁, D_n_-2[, второе из диапазона ]D_n_-2, D_n] и только при задании Т_з=T_n_-2 единственная доза D_t=D_n_-2 будет соответствовать заданному технологическому эффекту.

Шестая группа – ПД, для которых зависимость технологического эффекта от дозы внесения является комбинацией нескольких из выше перечисленных зависимостей в различных диапазонах доз. В табл. 1, в качестве примера приведена зависимость технологического эффекта от дозы внесения ПД, представляющая собой комбинацию, характерную для 1-й и 5-й групп. Такая комбинация, как правило, наблюдается при изучении влияния различных доз внесения регуляторов кислотности, и связана с проявлением в пищевых системах их буферных свойств.

Анализ графиков, представленных в табл.1, показывает, что для ПД существует индивидуальный характер зависимости технологического эффекта от дозы введения, от которого в свою очередь зависит, будет ли заданному технологическому эффекту соответствовать единственная доза внесения ПД, две дозы или даже некоторый диапазон доз. Однако, в случае, если искомая доза не единственная, то технологически адекватной дозой следует считать только минимальную из диапазона доз, соответствующих заданному уровню технологического эффекта.

Таким образом, под технологически адекватным применением ПД следует понимать такое использование ПД, основанное на теоретических и практических знаниях об их функционально-технологических свойствах, проявляемых в пищевых системах, при котором заданный уровень технологического эффекта обеспечивается при минимальной из эффективных доз ее внесения.

Автор подчеркивает, что данная им трактовка понятия технологически адекватного применения ПД и его математическое описание является единственными определениями, соответствующими законодательному требованию применения ПД «в минимальных, технологически необходимых дозах»
(СанПиН 2.3.2.1923).

Таблица 1

Классификация ПД по влиянию дозы их внесения на технологический эффект

Группа ПД	Графическое представление зависимости
1-я группа: ΔT₍_i_,_i₊₁₎ = 0 при D_i [D₁, D_n] При Т_з=Т₁ D_t=D_i, где D_i– любое значение из диапазона [D₁, D_n]
2-я группа: ∆T_{(i, i+1)} / ∆D_{(i, i+1)} = А = const при D_i [D₁, D_n] При Т₁Т_зT_n D_t=D_i, где D_i– единственное значение из диапазона [D₁, D_n]
3-я группа: ∆T_{(i, i+1)} / ∆D_{(i, i+1)} = f (D_i) =  D_i + , ,  - const при D_i [D₁, D_n] При Т₁Т_зT_n D_t=D_i, где D_i– единственное значение из диапазона [D₁, D_n]
4-я группа: ∆T_{(i, i+1)} / ∆D_{(i, i+1)} = f (D_i) = еxp [D_i], при D_i [D₁, D_n] При Т₁Т_зn D_t=D_i, где D_i– единственное значение из диапазона [D₁, D_n_-1[ При Т_з=T_n D_t=D_i, где D_i– любое значение из диапазона [D_n_-1, D_n]
5-я группа: ∆T_{(i, i+1)}/∆D_{(i, i+1)} = f(D_i) = exp[-( +  D_i)^k] ,  - const при D_i [D₁, D_n] При Т₁Т_зn D_t=D_i, где D_i– два значения: одно из диапазона [D₁, D_n_-2[, второе из диапазона ]D_n_-2, D_n] При Т_з=T_n_-2 D_t=D_n_-2

Окончание таблицы 1

Группа ПД	Графическое представление зависимости
6-я группа: Пример комбинации зависимостей Т_з от D_i , характерных для 1-й (для D_i [D_n_-2, D_n_-1]) и 5-й (для D_i [D₁, D_n_-2[ и D_i ]D_n_-1, D_n]) групп

2.3 Формализация цели оценки качества ПД

Целью оценки качества ПД является решение некоторой технологической задачи, которая в каждом конкретном случае может быть сформулирована применительно к данному виду ПД, продукции, производственным условиям, а также с учетом маркетинговых исследований рынка и т.п.

В общем виде технологическая задача комплексной оценки качества ПД является задачей сравнения и выбора наилучшего варианта ПД (или ее товарной формы) и ее дозы внесения в пищевую систему. Такая задача может быть сформулирована следующим образом:

- первый этап – известны значения совокупности функционально-технологических (единичных) показателей (ЕП_ji), измеренных при внесении i-ой дозы ПД в исследуемый объект, требуется определить закономерности изменения ЕП_ji от концентрации (дозы) ПД и технологически адекватную дозу ПД;

- второй этап – при технологически адекватных дозах внесения ПД, из совокупности альтернативных вариантов ПД (товарных форм ПД) при известных значениях единичных показателей (ЕП_ji), каждый из которых характеризует степень проявления j-продуктом i-свойства, а также желаемого направления изменения (уменьшения или увеличения) ЕП_ji, требуется выбрать оптимальный вариант ПД из ряда ПД со сходными технологическими функциями.

Нахождение решения данной задачи, являющейся целью комплексной оценки ПД, приводит к технологически адекватному применению ПД, выбранной из ряда ПД одинакового назначения.

2.4 Формализация построения комплексного критерия

В общем виде построение комплексных критериев качества включает этапы, представленные в первой колонке табл. 2. С целью их развития и формализации применительно к комплексной оценке качества ПД автором разработаны общие правила и принципы (процедуры) их выполнения, обеспечивающие получение наиболее объективных результатов (вторая колонка табл. 2).

Таблица 2

Формализация построения комплексного критерия для оценки качества ПД

Этапы построения комплексного критерия	Разработанные формализованные процедуры выполнения этапов
Конкретизация общей цели оценки качества объекта	Структурирование понятия технологического качества ПД с выделением технологических функций (основной, дополнительных, побочных)
Выбор перечня единичных показателей	Правила выбора функционально-технологических показателей Правила выбора модельных систем и/или модельных пищевых продуктов
Определение диапазона изменения единичных показателей и их эталонных (желаемых) значений	Правила определения границ изменения функционально-технологических показателей и их эталонных значений
Нормирование (шкалирование) единичных показателей	Правила и принципы нормирования функционально-технологических показателей
Выбор математической модели свертывания, расчет значений комплексного критерия, анализ и использование результатов	Правила выбора моделей комплексной оценки качества и оценки их адекватности

Разработанные автором формализованные процедуры этапов построения комплексных критериев качества ПД рассмотрены ниже.

1) Структурирование понятия технологического качества ПД с выделением технологических функций (основной, дополнительных, побочных).

В таблицах 3-5 приведено по всем основным видам ПД, используемых в мясной промышленности, выделение основной, дополнительных и побочных функций.

В большинстве случаев основная технологическая функция ПД связана с ее дефиницией или функциональным классом по международной классификации ПД.

Так, например, для пищевых красителей (табл. 3) основной технологической функцией является окрашивание пищевой системы или отдельных ее частей в требуемый цвет. В качестве дополнительных функций рассматривается придание устойчивости присущим мясной системе цветовым характеристикам в процессе изготовления и хранения под действием физико-химических воздействий (свет, температура) и в течение времени. К побочным следует отнести - появление нежелательного оттенка цвета или изменение (в том числе обесцвечивание) цвета в присутствии других ПД (консервантов, регуляторов кислотности) и/или при изменении рН пищевой системы, неоднородное распределение по массе окрашиваемой мясной системы, а в некоторых случаях - окрашивание жира и шпика в «структурных» колбасных изделиях, окрашивание воды при вторичной тепловой обработке, а также возможное проявление токсичности.

Такое структурирование понятия технологического качества ПД с выделением основной, дополнительных и побочных функций позволяет перейти к выбору функционально-технологических показателей.

Таблица 3.

Технологические функции пищевых красителей, фиксаторов цвета и консервантов

Классифика-ционный вид технологической функции	Описание технологической функции для
Классифика-ционный вид технологической функции	пищевых красителей и их торговых форм, в т.ч. смесей красителей	фиксаторов цвета – нитритов, нитратов и содержащих их посолочных смесей	пищевых консервантов и их торговых форм, в т.ч. смесей консервантов
Основная	Окрашивание пищевой системы или отдельных ее частей в требуемый цвет	Образование цвета за счет реакции NO с миоглобином	Подавление развития патогенной и гнилостной микрофлоры с целью обеспечения микробиологической безопасности продукта в течение заданного срока годности
Дополни-тельные	Придание устойчивости присущим мясной системе цветовым характеристикам в процессе изготовления и хранения под действием физико-химических воздействий (свет, температура) и в течение времени	Обеспечение микробиологической безопасности мясопродуктов, в том числе подавление образования токсинов Образование аромата ветчинности	Снижение рН продукта Снижение активности воды в продукте
Побочные	Появление нежелательного оттенка цвета или изменение (в том числе обесцвечивание) цвета в присутствии других ПД (консервантов, регуляторов кислотности) и/или при изменении значения рН пищевой системы Неоднородное распределение по массе окрашиваемой мясной системы Окрашивание жира и шпика в «структурных» колбасных изделиях Окрашивание воды при вторичной тепловой обработке Возможное проявление токсичности	Возможное проявление токсичности (превышение остаточного количества в готовом продукте) Образование нитрозаминов Подавление наряду с нежелательной и желательной микрофлоры (в сырокопченых и сыровяленых изделиях) Придание излишне соленого вкуса (для посолочных смесей)	Возможное проявление токсичности (превышение остаточного количества в готовом продукте) Изменение органолептических характеристик продукта, в т. ч. обесцвечивание Подавление наряду с нежелательной и желательной микрофлоры (в сырокопченых и сыровяленых изделиях)

Таблица 4.

Технологические функции антиокислителей, регуляторов кислотности, пищевых фосфатов

Классифика-ционный вид технологической функции	Описание технологической функции для
Классифика-ционный вид технологической функции	антиокислителей и их торговых форм, в т.ч. смесей	регуляторов кислотности и их торговых форм, в т.ч. смесей	пищевых фосфатов
Основ-ная	Торможение процессов окислительной порчи в течение заданного срока годности	Изменение функционально-технологических характеристик мясной системы	Изменение функционально-технологических характеристик мясной системы
Дополнительные	Стабилизация/улучшение цвета	Изменение рН мясной системы/продукта Снижение активности воды в продукте Бактериостатическое действие Антиокислительное действие Сокращение потерь массы/ выделения влаги при упаковывании, транспортировании и хранении	Изменение рН мясной системы/продукта Сокращение потерь массы/выделения влаги при упаковывании, транспортировании и хранении Снижение активности воды в продукте (незначительное) Бактериостатическое действие (незначительное) Антиокислительное действие (незначительное)
Побочные	Проокислительное действие (как правило, в результате передозировки) Ухудшение органолептических характеристик продукта Неравномерность распределения по массе продукта Возможное проявление токсичности	Чрезмерное подкисление мясной системы/продукта Придание продукту постороннего запаха и вкуса Придание продукту несвойственного оттенка цвета Возникновение дефектов консистенции	Негативное изменение вкуса («омыленность») Подавление процессов цветообразования Чрезмерно высокое содержание общего фосфора в продукте Изменение соотношения Са:Р в продукте Снижение технологического эффекта от использования гелеобразователей (при определенном диапазоне дозировок)

Таблица 5.

Технологические функции пищевых эмульгаторов, гелеобразователей, усилителей вкуса и аромата,
некоторых других добавок сходного назначения

Классифика-ционный вид технологической функции	Описание технологической функции для
Классифика-ционный вид технологической функции	пищевых эмульгаторов, их торговых форм и смесей, некоторых видов крахмалов, белков и т.п.	гелеобразователей и загустителей, их торговых форм и смесей, модифицированных крахмалов	усилителей вкуса и аромата, ароматизаторов, экстрактов пряно-ароматических растений
Основная	Эмульгирование жира	Улучшение консистенции готового продукта	Усиление/модификация вкуса и аромата готового продукта
Дополнительные	Улучшение консистенции продукта Направленное изменение вязкостных характеристик пищевой системы, фарша Увеличение доли связанной влаги Снижение потерь при тепловой обработке	Снижение калорийности продукта за счет замены части жира Повышение влагосвязывающей способности пищевой системы, фарша Снижение потерь при тепловой обработке	Повышение стойкости аромата, свойственного продукту, к технологическим воздействиям Антиокислительное действие (для экстрактов пряностей) Бактериостатическое действие (для экстрактов пряностей) Улучшение цвета готового продукта (для экстрактов пряностей)
Побочные	Ухудшение цвета готового продукта Повышение содержания жира в готовом продукте Ухудшение запаха и вкуса готового продукта	Снижение содержание белка в продукте Ухудшение цвета готового продукта Отделение влаги в процессе хранения продукта Неравномерное распределение по массе мясного сырья, продукта	Усиление негативных оттенков вкуса Придание посторонних оттенков вкуса и аромата Биологически активное действие (для экстрактов пряностей - в случае пищевого продукта общего назначения)

2) Правила выбора функционально-технологических показателей. Во избежание излишнего возрастания объемов исследований при построении комплексного критерия из перечня показателей выбираются только те функционально-технологические показатели, которые удовлетворяют следующим условиям:

- значения показателя могут быть измерены с применением известных общепринятых (ГОСТированных, аттестованных, хорошо отработанных) методов и средств измерения с установленными метрологическими характеристиками;

- значения показателей не должны быть взаимосвязанными (взаимозависимыми), в частности парные коэффициенты корреляции должны иметь значения меньше 0,7 (при отсутствии нелинейной взаимосвязи);

- для показателя должен быть известен диапазон изменения его значений (допустимые пределы, эталонные значения, направления целесообразного изменения значений) применительно к исследуемому объекту (модельной среде и/или мясопродукту) и предпочтительная оценка значений этого показателя в рассматриваемом диапазоне /при отсутствии таких данных необходимо осуществить их экспериментально-экспертную оценку/.

В перечень показателей для комплексной оценки качества ПД должны включаться функционально-технологические показатели, характеризующие проявление всех технологических функций или, при невозможности подбора показателей, отвечающих вышеназванным требованиям, наиболее важных из них.

При уточнении перечня функционально-технологических показателей, если одна технологическая функция ПД характеризуется несколькими функционально-технологическими показателями, то для выбора из них соответствующего представителя предложены следующие подходы:

- при наличии нескольких взаимосвязанных показателей (парные коэффициенты корреляции  0.8) из них выбирают показатель, являющийся (по мнению аналитика) наиболее важным или у которого диапазон изменения экспериментальных значений наибольший. Например, при отношениях максимального значения к минимальному у двух /П₍_i₎ и П_(к)/ показателей О₍_i₎ = maxП₍_i₎/minП₍_i₎ = 2.2 и О_(к)= maxП_(к)/minП_(к) = 2.6 выбирают П_(к);

- при наличии нескольких слабо связанных между собой показателей (парные коэффициенты корреляции  0.7), но характеризующих одну технологическую функцию, следует по таким показателям построить и рассчитать интегральный показатель (ИП_i), который и использовать при комплексной оценке качества.

3) Правила выбора модельных систем и/или модельных пищевых продуктов. Выбор объекта исследования для определения значений функционально-технологических показателей должен обеспечивать объективную оценку технологической функции исследуемой ПД с тем, чтобы измеряемый эффект не мог быть результатом действия других компонентов системы и/или с тем, чтобы оценить возможное влияние других рецептурных компонентов на проявление технологической функции. Последнее условие делает оценку технологических функций на модельных системах более достоверной и информативной, так как при оценке на промышленно выпускаемых продуктах определить, выделить и исключить влияние различных факторов не представляется возможным.

Основными требованиями к используемым модельным системам (модельным пищевым продуктам) являются:

- возможность изучения на них проявления технологических функций ПД (через измерение функционально-технологического показателя) в зависимости от дозы ее введения;

- возможность введения в них других компонентов рецептуры продукта с целью выявления эффектов технологического взаимодействия между ними и исследуемой ПД (простого сложения, синергизма или антогонизма);

- возможность изучения с их использованием влияния изменения характеристик пищевой системы – значения рН, температуры, окислительно-восстановительного потенциала (парциального давления кислорода), активности воды и др. - на проявление технологических функций ПД.

В качестве модельных систем могут быть использованы растворы, суспензии, эмульсии, гели и т.п., подразделяемые по количеству компонентов на:

- двухкомпонентные (например, вода и исследуемое вещество);

- трехкомпонентные (вода, исследуемое вещество, третье вещество, являющееся компонентом рецептуры продукта, например, поваренная соль);

- многокомпонентными (содержащими четыре и более компонентов).

4) Правила определения границ изменения функционально-технологических показателей и их эталонных значений.

Определение границ измерения единичных показателей, их эталонных значений, а также выбор направления целесообразного изменения значений показателей осуществляют исходя из физического смысла показателя, ограничений на его изменения, требований нормативной и технической документации (НиТД), по экспериментальным измерениям на исследуемых объектах и т.п. Однако, как было сказано выше, в отношении ПД мясная промышленность располагает недостаточной базой НиТД, поэтому этот этап выполняется, главным образом, на основе литературных данных и данных спецификаций на ПД. При отсутствии таких данных осуществляют их экспериментальную оценку.

Если увеличение значений функционально-технологического показателя считается улучшением проявления технологической функции, то за рекомендуемый (желаемый) уровень значения показателя принимают его максимальное значение /maxП₍_i₎/, выбранное из экспериментальных или литературных данных.

Если увеличение значений показателя считается ухудшением проявления технологической функции, то за рекомендуемый (желаемый) уровень показателя принимают его минимальное значение /minП₍_i₎/, выбранное из экспериментальных или литературных данных.

Экспериментальными данными могут быть измерения показателя на модельных системах, подготовленных при разных дозах внесения ПД или разных товарных форм ПД.

5) Правила нормирования функционально-технологических показателей.

При построении комплексного критерия качества значения функционально-технологических показателей должны быть приведены к единой размерности, для этого в квалиметрии используют различные виды нормировок. Физический смысл нормирования функционально-технологических показателей состоит в отражении степени приближения их значения к эталонному (идеальному) значению. Далее (табл.6) представлены математические функции нормировки (или желательности), наиболее целесообразные для решения задач комплексной оценки качества ПД.

Таблица 6.

Виды нормировок функционально-технологических показателей

	Функция нормировки (желательности)	Графическое изображение функции
1.	Линейные нормировки с односторонним ограничением
1.1
1.2
2	Линейные нормировки с двухсторонним ограничением
2.1
2.2

Окончание таблицы 6.

	Функция нормировки (желательности)	Графическое изображение функции
3.	Нелинейные нормировки с односторонним ограничением
3.1	Для параболической функции Для экспоненциальной функции
3.2	Для параболической функции Для экспоненциальной функции
4.	Нелинейные с двухсторонним ограничением
4.1	или
4.2	или

Выбор функции нормировки осуществляют на основании априорной информации, в которую входят ограничения на изменения диапазона функционально-технологического показателя. Для показателей, значимость (весомость) которых в общей оценки качества объекта не зависит от диапазона их физических значений, выбирают линейные виды нормировок на разброс измерений, среднее или заданные значения. Линейные виды нормировочных функций с односторонним ограничением используют для показателей, у которых желаемое значение максимальное (функция 1.1) и для показателей, у которых желаемое значение является минимальным (функция 1.2).

Предлагаемые линейные нормировки с двухсторонним ограничением целесообразно использовать для показателей, у которых желаемое значение находится в середине диапазона их изменения (функция 2.1) или по граничным значениям (функция 2.2).

Более сложным вариантом нормирования является использование нелинейных функций (параболических или экспоненциальных). Их достоинство состоит в непрерывности, гладкости и монотонности. Кроме этого их чувствительность к изменению значений показателя различна в среднем и краевых диапазонах желательности, что наиболее полезно для нормирования показателей со значительным диапазоном изменения значений. Как правило, они выбираются, когда в областях нормируемых значений функционально-технологического показателя, близких к 0 и 1, «чувствительность» нормировки должна быть существенно ниже, чем в средней зоне.

Задание точек по шкале нормировки для показателей является одним из важнейших этапов комплексной оценки качества, поскольку нормировкой можно как усилить, так и ослабить различие между объектами по единичным показателям.

На основании анализа диапазонов изменения различных функционально-технологических показателей и желательности их значений были предложены три принципа.

Принцип 1. Принцип равенства отношений двух значений одного показателя в реальной и безразмерных шкалах. Реализацию этого принципа проводят в следующей последовательности:

- по экспериментальным данным выбирают два значения показателя П_k и П_m,

- определяют отношение наибольшего к наименьшему значению, т.е.
q= П_k / П_m ,

- на безразмерной шкале задают ЕП_k или ЕП_m , соответствующие П_k или П_m ,

- из отношения q = ЕП_k / ЕП_m находят недостающую величину.

Принцип 2. Принцип равенства отношений двух значений для всех показателей. Реализацию этого принципа проводят в следующей последовательности:

- по экспериментальным данным выбирают два значения показателя П_kj и П_mj для всех единичных показателей,

- определяется отношение наибольшего к наименьшему значению
q_j = П_kj / П_mj и вычисляется среднее значение Q = ∑ q_j/ j ,

- на безразмерной шкале задают ЕП_kj или ЕП_mj, соответствующие П_kj или П_mj,

- из отношения Q = ЕП_kj или ЕП_mj находят недостающую величину.

Принцип 3. Принцип пропорциональности отношений двух значений П_kj или П_mj важности показателей. По этому принципу для каждого показателя устанавливается свое отношение q_j пропорционально его важности, например, чем больше важность показателя, тем больше величина q_j. При этом важность показателя оценивается экспертно.

6) Правила выбора моделей комплексной оценки качества ПД.

Для комплексной оценки качества ПД могут использоваться математические модели свертывания и/или «логические»^{^*} модели выбора наилучшего объекта.

Свертывание единичных показателей есть их объединение, осуществляемое согласно используемому математическому закону (принципу), позволяющему рассчитать величину комплексного критерия качества при условии наилучшего отражения им массива исходных значений анализируемых показателей.

Наиболее применимыми для комплексной оценки качества ПД являются математические модели расчета комплексных критериев (К_о) следующих видов:

- модели аддитивного вида

или

(1)

- модели мультипликативного вида

или

(2)

где: _j - коэффициент весомости (важности) j-го показателя, (для аддитивных моделей ∑_j = 1);

ЕП_j - нормированные значения j-го показателя.

Предварительный выбор вида математической модели осуществляют с учетом особенностей математического свертывания. Так, если комплексный критерий при наилучшем состоянии объекта должен принимать наибольшие значения, а при недопустимом значении хотя бы одного из единичных показателей равен нулю и равен единице только при условии равенства единице всех значений единичных показателей, то в таком случае выбирается мультипликативная модель.

Определение коэффициентов функциональной зависимости (для приведенных типов моделей – весомости) возможно как методами математической статистики, так и экспертным путем.

Нахождение коэффициентов функциональной зависимости (весомости) методами математической статистики (регрессионным, дискриминатным, корреляционным и другими видами анализа) требует обычно постановки эксперимента и достаточной статистической информации.

Экспертный путь нахождения коэффициентов функциональной зависимости (весомости) имеет основной недостаток, заключающейся в субъективности оценки важности отдельных функционально-технологических показателей в общей оценке качества, который отчасти компенсируется простотой его реализации, а отчасти применением специальных методик опроса экспертов (например, метод попарного сравнения значимости единичных показателей в общей оценке, метод достижения согласованности оценок).

Мультипликативная и аддитивная модели при оценке ПД могут использоваться и в упрощенном виде, когда всем коэффициентам весомости присваиваются значения, равные 1,0. При этом весомость (желательность) значений единичных показателей задается путем выбора функции нормировки на основе предложенных выше принципов. Такой подход особенно эффективен в случаях, когда экспертное и статистическое определение коэффициентов весомости вызывает трудности в различных диапазонах изменения функционально-технологических показателей, а также при мультипликативном свертывании.

Окончательный выбор математической модели имеет целью внесение необходимых изменений и оценку адекватности модели.

Под адекватностью математической модели понимают ее пригодность для решения поставленной технологической задачи. Оценка адекватности строится на положении, что «предпочтение по качеству» образцов ПД, исследуемых, например, на модельных системах, должно быть неизменным, совпадающим с экспертными оценками и/или результатами оценки образцов продукции. Точность комплексного критерия качества при необходимости определяется как вероятность выполнения условия, что оценка качества будет выше у наиболее «качественного» образца.

Результаты комплексной оценки с применением математических моделей используют для осуществления ранжирования вариантов ПД (торговых форм ПД) по величине К_o. При этом, при использовании в математической модели функционально-технологических показателей, полученных на модельных системах, по результатам ранжирования выбирают варианты ПД (торговых форм ПД) для опытно-промышленного изготовления продукта в целях оценки его фактических характеристик при использовании выбранных вариантов ПД.

В некоторых случаях комплексной оценки качества ПД целесообразно использовать «логические» модели, например, когда:

- общее качество оцениваемых ПД сходного назначения связано лишь с одной основной технологической функцией, т. е. невозможно выделить для анализируемых ПД дополнительные и побочные функции и/или характеризующие их проявление функционально-технологические показатели;

- общее качество целесообразно выразить через некоторый совокупный показатель, имеющий определенный физико-химический смысл и зависящий от нескольких функционально-технологических показателей, слабо связанных друг с другом, но характеризующихся согласованностью динамики изменения желательности их значений с общим предпочтением, не описываемым количественно. Например, при всех значениях П_ij  maxП_j, общее качество объекта снижается.

В общем случае «логическая» модель комплексной оценки устанавливает правила (алгоритм) выбора наилучшего объекта и/или ранжирования объектов при известных (установленных) математических зависимостях некоторого совокупного показателя (Т_ij), характеризующего основную технологическую функцию ПД (например, продолжительность технологической обработки, хранения и т.п.), от ряда функционально-технологических показателей (П_ij). Преимуществами «логических» моделей являются наглядное представление общего качества через показатель, известный специалистам и не требующий дополнительной информации о желательности его значений, а также отсутствие необходимости использования функций нормировки. Однако следует отметить, что решение задач выбора ПД на основе «логических» моделей усложняется с ростом анализируемых показателей даже при условии согласованности оценок желательности всех функционально-технологических показателей с общим предпочтением.

Blog

Методология комплексной оценки качества пищевых добавок и обоснование их адекватного применения в мясной промышленности