Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Совершенствование технологии пищевых текстуратов, получаемых способом термопластической экструзии

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

05.18.04 - Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

АЛФЕРНИКОВ Олег Юрьевич

Краснодар - 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет»

Научный руководитель:доктор технических наук Касьянов Геннадий Иванович

Официальные оппоненты:доктор технических наук Кудряшов Леонид Сергеевич; кандидат технических наук

Троянова Татьяна Леонидовна

Ведущая организация:ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» Министерства сельского хозяйства Российской Федерации

Защита состоится 17 июня 2010 г. в 14⁰⁰ на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. Г, ауд. Г-251

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета

Автореферат разослан 17 мая 2010 г.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность темы. Одним из перспективных способов создания новых видов пищевых продуктов, появившийся во второй половине прошлого века, является термопластическая экструзия, позволяющая получать пищевые и кормовые текстураты из крахмалсодержащего сырья.

К текстуратам относятся специализированные продукты термопластической экструзии, производимые из зернового и бобового сырья с целью частичной замены мясного сырья. Экструзионные технологии, позволяют создавать пищевые текстураты с заранее заданными свойствами, с наиболее предпочтительным для организма человека балансом питательных веществ и более высокой усвояемостью.

Отечественной промышленностью освоен выпуск только наиболее простых в изготовлении текстуратов, преимущественно из крахмалосодержащего сырья. Но наибольший спрос в мире и в России приходится на экструзионные продукты, которые могут изготавливаться на основе многокомпонентных смесей из сырья растительного и животного происхождения (детское питание, зерновые текстураты для мясоперерабатывающей промышленности, аналоги мясо и рыбопродуктов, пищевые добавки, корма для животных и т.п.). Что касается таких продуктов, то они либо вообще не выпускаются отечественными производителями, либо их качество оказывается неконкурентоспособным по сравнению с продукцией зарубежных фирм.

Большой вклад в разработку экструзионных технологий внесли известные ученые и специалисты: Абрамов О.В., Антипова Л.В., Доронин А.Ф., Жаринов А.И., Жушман А.И., Елисеева Л.Г., Комяков О.Г., Кудряшов Л.С., Липатов Н.Н., Нелепов Ю.Н., Остриков А.Н., Плаксин Ю.М., Рудась П.Г., Фатыхов Ю.А., Mizota T., Hannan R. S., Tamura Y. и другие.

Трудами этих ученых установлено, что проблема создания комбинированных пищевых текстуратов, обладающих совокупностью функционально-технологических свойств, для обогащения продуктов питания биологически активными веществами, весьма актуальна.

Диссертационная работа является составной частью научных исследований кафедры технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ по госбюджетной теме КубГТУ № 1.4.06-10 «Биохимические, физические, энергоинформационные способы обработки сырья животного и растительного происхождения (2006-2010 гг.). Работа выполнялась при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в рамках гранта РФФИ № 08-08-99088 «Теоретические основы и экспериментальное обоснование процессов биотрансформации вторичных ресурсов мясной отрасли на основе методов регулируемого биокатализа» (2008-2009 гг.).

1.2 Цель и задачи исследований. Целью работы явилось совершенствование технологии мясорастительных текстуратов, получаемых способом термопластической экструзии из растительного и животного сырья, и их использование в мясоперерабатывающей промышленности.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

-обосновать целесообразность изготовления мясорастительных пищевых текстуратов из растительного и животного сырья;

-обосновать выбор сырья растительного и животного происхождения для получения мясорастительных пищевых текстуратов;

- исследовать химический состав сырья, используемого для получения мясорастительных пищевых текстуратов;

- предложить новые технологические приемы для совершенствования производства текстуратов из зернового, бобового и мясного сырья;

- разработать технологию производства СО₂-экстрактов из экструдированного пряного и лекарственного сырья, предназначенного для улучшения органолептических характеристик мясорастительных пищевых текстуратов;

- разработать технологию и рецептуры мясорастительных пищевых текстуратов;

- исследовать химический состав мясорастительных пищевых текстуратов;

- разработать ассортимент и рецептуры пищевой продукции, обогащенной мясорастительными пищевыми текстуратами;

- провести опытно-промышленную апробацию усовершенствованной технологии получения и применения мясорастительных пищевых текстуратов;

- разработать техническую документацию на мясорастительные пищевые текстураты и продуктов с текстуратами;

-рассчитать экономическую эффективность применения мясорастительных пищевых текстуратов в мясной промышленности.

1.3 Научная новизна. Научная новизна работы заключается в теоретическом обосновании перспектив создания высококачественных мясорастительных пищевых текстуратов, предназначенных для обогащения химического состава различных пищевых продуктов на основе комплексного использования растительного и животного сырья. Теоретически обоснована целесообразность применения новых технологических приемов для производства мясорастительных пищевых текстуратов с использованием щадящей экструзионной и СО₂-обработки.

Предложен механизм образования белково-углеводных комплексов текстуратов за счет воздействия сил сдвига и растяжения в условиях кратковременной высокотемпературной обработки, а также воздействия резкого перепада давления, при котором вероятно происходит разрушение подавляющей части биологических полимеров при одновременной деструкции тканевых и клеточных структур нативной мясной части исходного сырья.

Новизна технологических и технических решений подтверждена патентом РФ на изобретение и свидетельством на программу для ЭВМ.

1.4 Практическая значимость. С использованием математического метода планирования эксперимента разработаны сбалансированные по химическому составу мясорастительные пищевые текстураты, предназначенные для регулирования органолептического, химического и аминокислотного составов, функционально-технологических и структурно-механических свойств мясопродуктов. Усовершенствована технология производства текстуратов, получаемых способом термопластической экструзии, которая апробирована на универсальной линии ООО «Сухие завтраки» с использованием двушнекового экструдера с СО₂-подкачкой. Разработаны рациональные рецептуры и технологическая схема процесса производства вареных колбас и консервов, обогащенных мясорастительными текстуратами. Проведена опытно-про-мышленная апробация усовершенствованной технологии производства текстуратов, разработана техническая документация на пищевые композиционные текстураты и на мясорастительные продукты с их использованием.

1.5 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях Ученого совета факультета пищевой биотехнологии и ресторанного бизнеса КубГТУ (г.Краснодар, 2006-2009 гг., на международной научно-практической конференции «Продовольственная индустрия Юга России»(г.Краснодар, 2000 г.); международной научно-практической конференции «Экологически безопасные энергосберегающие технологии хранения и переработки сырья растительного и животного происхождения»(г.Краснодар, 2001 г.); международной научно-практи-ческой конференции «Перспективные нано и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (г.Краснодар, 2007 г.), международного Форума «Аналитика и аналитики» (г.Воронеж, 2008 г.), международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов» (Краснодар, 2008 г.), международной научно-практической конференции «Теория и практика суб- и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйственного сырья» (г.Краснодар, 2009 г.).

1.6 Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 научных работ, в том числе монография и две статьи в реферируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получены патент РФ на изобретение и свидетельство на программу для ЭВМ.

1.7 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основное содержание работы изложено на 122 страницах компьютерного текста, содержит 30 таблиц и 29 рисунков. Список литературы включает 132 источника научно-технической и патентной литературы, в том числе 25-иностранных авторов.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

мясорастительный пищевой текстурат экстракт

2.1 Объекты исследований. Объектами исследований были измельченные зерно и овощи -кукуруза по ГОСТ 13634-90, гречиха -ГОСТ 19092-92, рис -ГОСТ 6292-93, сорго ГОСТ 8759-92, пшеница- ГОСТ P 52554-2006, рожь ГОСТ 16990-88, ячмень - ГОСТ 28672-90, овес -ГОСТ 28673-90, горох - ГОСТ 6201-68, чечевица -ГОСТ 13213-77, тритикале -ГОСТ Р 52325-2005, морковь столовая по ГОСТ Р 51782-2001, лук - ГОСТ 1723-86, крахмал ГОСТ Р 51985-2002 . Из животного сырья были использованы: мясное сырье- говядина жилованная (ГОСТ 779-55); свинина жилованная (ГОСТ 7724-77); говяжья и свиная обрезь -ГОСТ 18157-88, жир свиной -ГОСТ 25292-82, белковый гидролизат ТУ 17-3504122-12-94; сухое обезжиренное молоко (ГОСТ 23621 -79); лактулоза (ТУ 922900 - 006 - 02067968 94), СО₂-экстракты пряностей по ТУ 9169-171-04801346-09.

2.2 Методы исследований. Для выполнения задач работы была разработана структурная схема исследований (рисунок 1). Для оценки состава и свойств исследуемых объектов определяли массовую долю влаги, белка, жира, золы, минеральных веществ - по общепринятым методикам; величину рН - потенциометрическим методом; органолептические показатели - по пятибалльной шкале; водопоглощающую и жиропоглощающую способности - по методикам МГУПБ; аминокислотный состав - на приборе капиллярного электрофореза Капель 105 М; витаминный состав - флюориметрическим и колориметрическим методами; предельное напряжение сдвига и степень пенетрации - на консистометре Геплера; выход текстурированных изделий - весовым методом. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом регрессионального анализа с использованием программы для ЭВМ Statistika 6.

Рисунок 1 - Структурная схема исследований по получению и применению пищевых текстуратов

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Обоснование целесообразности изготовления мясорастительных пищевых текстуратов. Анализ источников научно-технической и патентной литературы позволил выявить, что специальные требования по созданию пищевых мясорастительных текстуратов отсутствуют.

Медико-биологические требования, предъявляемые к текстуратам общие и зависят от их формы и назначения. Специалистами Научно-исследовательского института питания РАМН осуществлена формализация специальных медико-биологических требований, которым должен соответствовать разрабатываемый продукт для питания людей работоспособного возраста. Формализованные медико-биологические требования, применительно к таким продуктам, предусматривают, что энергетическая ценность 100 г готового продукта должна быть в пределах 600--650 кДж; соотношение массовой доли белка: массовой доли жира: углеводов 1:0,8:3,5; соотношение животных и растительных белков 55:45; соотношение животных и растительных жиров 70:30. Кроме того, продукт должен содержать термостабильные компоненты, ингибирующие в организме процессы окисления липидных мембран, стимулирующие перистальтику и способствующие регуляции холестеринового обмена, а также обладать высокой переваримостью ферментной системой желудочно-кишечного тракта.

С целью обоснования предпочтительных ингредиентов для проектирования рецептур пищевых текстуратов, предназначенных для обогащения продуктов на мясной основе, с учетом перечисленных выше формализованных компьютерным методом требований было оценено свыше 80 видов белково-, жиро-, углеводсодержащего сырья растительного и животного происхождения. Эта оценка показала, что с позиции сбалансированности состава и снижения себестоимости текстуратов предпочтительными являются следующие виды: из зернового- горох, гречиха, кукуруза, овес, просо, рис, сорго, тритикале, чечевица, ячмень; из овощного-лук и морковь; из животного сырья- мясная обрезь -говяжья и свиная, сухой растительный и животный белок, жир свиной и масло оливковое.

3.2 Обоснование выбора сырья. Для изготовления пищевых текстуратов отобраны сорта зерновых и овощных культур, районированные в Краснодарском крае и содержащие оптимальный состав пищевых и биологически активных веществ: горох сорта Аксайский, гречиха сорта Деметра, кукуруза сорта Балкан, овес сорта Кубанский, просо сорта Крупноскорое, рис сорта Лидер, сорго сорта Таксус, тритикале сорта Союз, чечевица сорта Красноградская 250, ячмень сорта Михайло, лук репчатый сорта Апогей и морковь сорта Болтекс. В таблице 1 приведен химический состав зерновых культур.

Таблица 1 - Химический состав зернового сырья, %

Сырье	Вода	Белок	Жир	Углеводы	Пищев. волокна	Зола
				всего	крахмал
Горох	13,9	20,6	2,1	49,4	44,8	11,0	2,9
Гречиха	13,8	10,9	3,2	55,9	54,4	14,3	1,9
Кукуруза	14,0	10,3	4,9	59,8	57,9	9,7	1,2
Овес	13,5	10,0	6,2	55,1	53,7	12,0	3,2
Просо	13,6	11,3	3,8	54,8	52,5	13,7	2,8
Рис	14,0	7,5	2,6	62,3	61,4	9,7	3,9
Сорго	18,0	11,7	3,9	50,5	52,3	14,0	3,0
Тритикале	14,0	13,0	2,5	57,5	54,5	11,3	1,7
Чечевица	13,8	24,4	1,6	46,4	43,1	11,2	2,6
Ячмень	13,7	10,6	2,5	56,9	54,7	13,9	2,4

Как следует из данных таблицы 1, входящие в состав зерновых продуктов углеводы, представлены в основном крахмалом. Именно крахмал зерна в период термопластической экструзии претерпевает наибольшую трансформацию и в сочетании с белком образует термопластичный расплав.

В таблице 2 приведен химический состав овощного сырья.

Таблица 2 - Химический состав овощного сырья, %

Сырье	Вода	Белок	Жир	-карот. мг%	Крах- мал	Угле- воды	Пищ. волок.	Зола
Лук репч.	86,1	1,46	0,24	0	0,1	8,1	2,9	1,1
Морковь	87,9	1,35	0,15	132	0,2	7,1	2,3	1,0

В таблице 3 представлен химический состав животного сырья, входящего в состав пищевых текстуратов.

Таблица 3 - Химический состав животного сырья, %

Сырье	Вода	Белок	Жир	НЖК	Холестер. мг%	Калий, мг%	Вит.Р мг%	Зола, %
Говядина (обрезь)	63,7	19,6	15,9	5,6	78,0	323	147	1,0
Свинина (обрезь)	49,5	16,3	33,3	11,8	70,0	285	164	0,9

Как видно из данных таблиц 1-3, для изготовления текстуратов отобрано растительное и животное сырье, содержащее наибольшее количество ценных компонентов. Наряду с этим подобранные рецептурные компоненты имеют высокую пищевую и биологическую ценность. Они содержат комплекс биологически активных компонентов.

3.3 Особенности конструирования рецептур пищевых текстуратов

Разработка рецептур для производства мясорастительных пищевых текстуратов, отвечающих заданным требованиям, заключалась в обеспечении сбалансированности химического состава. Оптимизация параметров разрабатываемого текстурата проводилась путем моделирования рецептуры с использованием интегрального критерия сбалансированности.

Предварительно выполненные исследования относились к совершенствованию теоретических основ создания комбинированных продуктов питания. Их разработка базировалась на принципе выделения ключевого белкового нутриента, моделировании и оптимизации его качества. В этой связи был предложен вариант методики интегрального анализа биологической ценности белков, связанный с изучением в оцениваемом белке соотношения незаменимых (НАК) и заменимых (ЗАК) аминокислот. Исходной предпосылкой для соответствующих логических построений является анализ структуры идеального белка, в 100 граммах которого содержится 36 г НАК и 64 г ЗАК, так что соотношение НАК/ ЗАК = 0,562. При этом в качестве первого этапа такой оценки на основании модифицированного уравнения Игнатьева М.О. рассчитывали степень сбалансированности по отношению к эталону комплекса НАК:

BV(t)=1-⁸_j=1 (_j-1)(1)

где BV(t) - степень сбалансированности по отношению к эталону комплекса НАК, доля ед. ;

_i = C_i / С _min - коэффициент "сопоставимой избыточности", доля ед.; = 1/ 7 = 0,1428.

В рецептуру текстуратов входит растительный белок, обладающий глобулярной структурой. Такой белок представляет собой свернутую в спираль длинную цепочку аминокислот. Внутри глобулы, поддерживая ее форму, находится большая часть функциональных групп.

Под действием температуры и влаги, подвергаемый экструзии растительный белок гидратируется и набухает. При этом рвутся внутренние связи и происходит ламинарная ориентация белковой молекулы.

3.4 Разработка технологии предварительного экструдирования пряного сырья с последующим получением СО₂-экстрактов, для улучшения вкуса и аромата текстуратов. Разработана технология предварительного экструдирования смеси пряного сырья, с последующим получением СО₂-экстрактов, предназначенных для улучшения вкуса и аромата текстуратов.

Разработана рецептура комплексного СО₂-экстракта из смеси амаранта, имбиря, кориандра, кукебы, куркумы, перца черного и облепихи, для включения в состав пищевого текстурата, приведенная в таблице 4.

Таблица 4 - Рецептура комплексного СО₂-экстракта из смеси пряно-ароматического растительного сырья

	Наименование сырья	Норма закладки, %
1	Амарант	22
2	Имбирь	10
3	Кориандр	10
4	Перец кубеба	8
5	Куркума	12
6	Перец черный горький	8
7	Blaceslea trispora	8
8	Выжимки облепихи	22

Определен качественный состав комплексного СО₂-экстракта, полученного по усовершенствованной технологии: содержание жироподобных веществ 27,5%, фенолов - 4,3%, карбонилов - 25,1%, спиртов - 31,1%, -каротина - 6%, прочих соединений - 6%. Особенности состава комплексного СО₂-экстракта позволяют регулировать цвет, вкус и аромат пищевых текстуратов в дозировке от 0,4 до 1,0 % к массе текстурата.

Экструзионная обработка смеси растительного материала диоксидом углерода обеспечивает (без перегрева) вскрытие клеточной структуры подготовленного к экстракции растительного материала. Этот способ был нами модернизирован и мы предложили подавать в корпус экструдера (во II зону) жидкий СО₂ под давлением до 6 МПа в количестве 1% от массы экструдируемого сырья. Это позволило значительно снизить температуру продукта, прошедшего кратковременную тепловую обработку и получить тонкодисперсный взорванный продукт на выходе из матрицы. Благодаря экструзионной обработке выход СО₂- экстракта из смеси сырья увеличился в 1, 4 раза за фиксированный промежуток времени.

3.5 Совершенствование технологии пищевых текстуратов с использованием термопластической экструзии. На предприятии ООО «Сухие завтраки» (ст. Северская Краснодарского края) с участием автора отработана технология и модернизировано оборудование для экструзионного изготовления текстуратов с использованием сырья растительного и животного происхождения (рисунок 2).

1,4_бункеры; 2_дозатор соли; 3, 5, 7, 9_шнековые дозаторы; 6_экструдер; 8-сушилка; 10_транспортирующее устройство; 11, 13_транспортеры; 12-вакуумная СВЧ-сушилка; 14_упаковочный автомат; 15_автомат для обандероливания; 16-палетайзер

Рисунок 2 -Технологическая схема производства текстуратов (вариант 1)

На рисунке 3 показан вариант схемы по производству текстуратов.

1-дозаторы; 2,3-экструдеры, 4-сушилка, 5-охладитель, 6-измельчитель, 7 - весы, 8- смеситель

Рисунок 3 - Технологическая схема производства мясорастительных пищевых текстуратов (вариант 2)

Предложенные варианты технологических схем, наряду с известными приемами обработки сырья (дозаторами, измельчителями, сушильными аппаратами), включают модернизированные экструдеры с СО₂-подкачкой.

3.6 Рецептуры текстуратов из растительного и животного сырья. Конструирование рецептурного состава текстуратов проводили с использованием метода математического планирования эксперимента. В рецептуру текстуратов входит растительный белок, обладающий глобулярной структурой. Такой белок представляет собой свернутую в спираль длинную цепочку аминокислот. Под действием температуры и влаги, подвергаемый экструзии растительный белок гидратируется и набухает. При этом рвутся внутренние связи и происходит ламинарная ориентация белковой молекулы. После выхода из матрицы, последующего охлаждения и сушки, растительный белок прочно закрепляет ламинарно-ориентированную, волокнисто-пористую структуру. В то же время, белки мяса обычно имеют волокнистую продольно-ориентированную структуру и могут образовывать комплексы с текстурированными растительными белками.

В таблице 5 приведен рецептурный состав пищевых текстуратов.

Таблица 5 - Рецептуры мясорастительных пищевых текстуратов

Наименование компонентов	Рецептуры пищевых текстуратов, %
	№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7	№8
Горох	-	100	10	14	-			20
Гречиха	-	-	-	-	12	-		8
Кукуруза	-	-	-	-	6	15		7
Овес	-	-	-	-	15	-	15
Просо	-	-	-	-	-	-	9	6
Рис	-	-	-	-	5	-	8
Сорго	-	-	-	-	4	-		10
Тритикале	-	-	-	12	-	-	20
Чечевица	100	-	14	10	4	13	7	20
Говядина (обрезь)	-	-	25	10	14	24	10
Свинина (обрезь)	-	-	22	8	11	20	8
Лук репчатый	-	-	5	6	5	7	6
Морковь	-	-	7	5	4	6	8	8
Гидролизат белка	-	-	6	4	3	-		4
СО2-экстракты	-	-	1		1	0,6	0,5	0,4
СО2-шрот перца	-	-	8	6	5	10	8	8
Ячменные ПВ	-	-	2	3	4	4,4	0,5	8,6
Белок растительный	-	-	-	2	3	-	-	-

Полученные текстураты имеют более высокую степень гидратации - 1:3,2, 1:3,5, что достигается с помощью большего перепада давлений на выходе из последней камеры экструдера. Поэтому при выходе из экструдера текстурат сильно увеличивается в объеме, образуя крупнокапиллярную матрицу с более высоким влагосвязыванием за счет более крупных пор.

Как видно из данных таблицы 4 рецептуры текстуратов № 1 и 2 изготавливаются только из бобового сырья, а в состав остальных рецептур входит зерновое, овощное и животное сырье.

3.7 Химический состав пищевых текстуратов. В таблице 6 приведена характеристика некоторых рецептур пищевых текстуратов.

Массовая доля влаги в текстуратах не более 11,0%; массовая доля жира (на сухое вещество), не более 3,0%; массовая доля сырого протеина, не менее 40,0%,, массовая доля сырой клетчатки, не более 6,0%,; массовая доля углеводов, не более 36,0%.

Таблица 6 - Химический состав пищевых текстуратов, %

Рецептура текстурата	Вода	Белок	Жир	Углеводы	Пищ. волок	Зола	Гидратация
Рецептура 1	13,8	24,4	1,6	46,4	2,6	43,1	1:2,8
Рецептура 2	13,9	20,6	2,1	49,4	2,9	44,8	1:2,7
Рецептура 3	13,8	52,0	3,2	55,9	1,9	54,4	1:2,8
Рецептура 4	14,0	46,5	4,9	59,8	1,2	57,9	1:2,7
Рецептура 5	13,5	47,3	6,2	55,1	3,2	53,7	1:2,8
Рецептура 6	13,6	50,3	3,8	54,8	2,8	52,5	1:3,0
Рецептура 7	14,0	38,7	2,6	62,3	3,9	61,4	1:2,9
Рецептура 8	18,0	43,6	3,9	50,5	3,0	52,3	1:1,4

Для аминокислотного состава пищевого текстурата (рецептура №3) характерно присутствие в свободном виде высокой массовой доли таких составляющих (% на СВ) как пролина - 0,210; лейцина - 0,355; глутаминовой кислоты - 0,383; тирозина - 0,456; фенилаланина - 0,504; изолейцина - 0,557 и цистеиновой кислоты - 1,060. Гидролизат представлен, в основном, растворимым белком и пептидами, при массовой доле свободных аминокислот 4,92 %.

3.8 Ассортимент и рецептуры мясорастительных продуктов питаниия с использованием пищевых текстуратов. Определена практическая возможность использования программы Дженерик-2 (автор доцент Запорожский А.А.) для разработки рецептур и оценки сбалансированности аминокислотного, жирнокислотного, макро-, микроэлементного, витаминного состава пищевых композиций, обогащенных текстуратами. Проведен анализ эффективности реализованных программных алгоритмов и математических моделей на основе моделирования, разработки, производственной апробации и внедрения нового вида вареной колбасы «Кубанская улучшенная» и мясорастительных консервов, положительные результаты которого подтверждаются высокой степенью их сбалансированности и адекватности. Достоверность результатов вычислительного эксперимента подтверждается высокой сходимостью расчетных и экспериментальных данных. Относительная погрешность, например, для аминокислотного состава мясорастительных консервов составляет 3,5%, а в целом по рецептурам разработанных продуктов не превышает 5%.В таблицах 7 и 8 приведены рецептуры продуктов, обогащенные мясорастительными текстуратами.

Таблица 7 - Рецептуры консервов и колбас с текстуратами

Мясорастительные консервы с текстуратами	Норма закладки кг	Вареная колбаса с текстуратами	Норма закладки кг
Свинина	25	Свинина нежирная	20
Говядина 2-го сорта	35	Говяжья мясная обрезь (нежирная)	25
Текстурат №5	20	Говяжья брюшина	13
Бульон	10	Текстурат №6	25
Жир свиной	5	Вода/лед	15
Морковь	3	Сухое молоко	1,9
Лук	2	Лактулоза	0,1
Фосфолипиды, соль	по рецептуре	Нитрит, соль	по рецептуре

Технология получения колбасного фарша с добавлением текстурата состоит из: гидратирования текстурата; измельчения гидратированного текстурата вместе с мясом в куттере; смешивание компонентов с другими компонентами, солью и частью воды/льда.

Таблица 8 - Рецептуры пельменей, обогащенных пищевым текстуратом

Говядина 1-го сорта	25 кг
Свинина жирная	10 кг
Мука пшеничная	35 кг
Яичный меланж (замороженный)	4 кг
Текстурат №1	22 кг
Текстурат №3	1 кг
Репчатый лук (мелко нарезанный)	3 кг
Соль	по рецептуре

При приготовлении пельменей и вареников текстурат используется не только в фарше, но и в тесте. Добавление текстурата делает тесто более упругим, а сам продукт более качественным. Были изготовлены опытный и контрольный образцы колбасного фарша и изучены их основные качественные характеристики (таблица 9).

Таблица 9 - Качественные характеристики опытного и контрольного

образцов колбасного фарша с текстуратами. EPC<0,05

Наименование	Опытный образец	Контроль
Содержание в готовом продукте, %: -влаги -жира -белка -минеральных веществ	72,1 10,8 11,4 2,4	67,2 11,8 13,9 2,4
Величина рН фарша	6,14	6,16
Величина рН готового изделия	6,16	6,18
Выход, % к массе основного сырья	140,0	126,0
ВСС фарша, % к общей влаге	97,0	81,0
Органолептическая оценка, балл:	4,9	4,0
Степень пенетрации, мм	3,0	9,1
Предельное напряжение сдвига фарша, Па	578,0	631,0
Стабильность эмульсии фарша, %	62,0	14,5

Использование в вареных колбасах мясорастительных текстуратов снижает вероятность образования бульонно-жировых отеков и улучшает функционально-технологические свойства продукта без отрицательного влияния на вкусовые качества. Текстурат связывает жир, и он меньше ощущается в продукте. Это позволяет решить проблему жирного привкуса при использовании жирного мясного сырья.

Сравнительный анализ опытного и контрольного образцов фарша показал, что обработка ЭМП НЧ в диапазоне 38-49 Гц. способствует повышению водосвязывающей способности (с 81% до 97% к общей влаге), стабильности эмульсии (с 14,5% до 62,0%) фарша и выходу готовых изделий (140% к массе сырья) с плотной структурой (степень пенетрации 3,0 мм против 9,1 мм).

Качество опытных партий продукции с текстуратами получило высокую оценку (4,6-4,8 балла) на дегустационных совещаниях КНИИХП.

В таблице 10 приведены оптовые цены на пищевые текстураты.

Таблица 10 - Стоимость мясорастительных пищевых текстуратов

Вид продукта	Страна - производитель	Стоимость 1 кг текстурата, руб.
Текстурат соевый	Польша	55 ч 65
Текстурат соевый	Германия	50 ч 60
Текстурат соевый	Россия	65 ч 70
Текстурат чечевичный	Россия	55 ч 65
Текстурат соевый	Россия	60 ч 65
Текстурат гороховый	Китай	30 ч 45
Текстурат соевый	Китай	35 ч 45
Текстурат мясорастит.	Россия, ВНИИКОП	47 ч 57

В зависимости от объёмов, условий поставок и оплаты, способов транспортировки, качественных характеристик цены на мясорастительные текстураты составляют 47-57 рублей за 1 кг (с учетом НДС). Апробация усовершенствованной технологии проведена в условиях ООО «Сухие завтраки»

Показана возможность замены до 10% говядины 1 сорта на текстурат в технологии вареных колбас. Экономический эффект составил 15 тыс. руб. на 1 т вареной колбасы «Кубанская улучшенная».

ВЫВОДЫ

1 Теоретически обоснована целесообразность изготовления и применения мясорастительных пищевых текстуратов. Для изготовления пищевых текстуратов подобраны наиболее перспективные с точки зрения биологической ценности сорта зерновых и овощных культур, районированных в Краснодарском крае, с оптимальным составом пищевых и биологически активных веществ: горох сорта Аксайский, гречиха сорта Деметра, кукуруза сорта Балкан, овес сорта Кубанский, просо сорта Крупноскорое, рис сорта Лидер, сорго сорта Таксус, тритикале сорта Союз, чечевица сорта Красноградская 250, ячмень сорта Михайло, лук репчатый сорта Апогей и морковь сорта Болтекс. В качестве мясного сырья рекомендуется использовать говяжью и свиную обрезь, а также предварительно ферментированное коллагенсодержащее сырье. Рациональное сочетание растительных и животных белков позволило создать пищевые текстураты сбалансированного химического состава.

2 Методами математического планирования эксперимента определен состав исходных смесей нативного мясного сырья и растительных компонентов, а также технологические параметры их экструдирования: температура в средней части экструдера, через которую проходит продукт в течение 3 с.-180^оС, последующее резкое понижение температуры в 3 зоне модернизированного экструдера за счет СО₂-подкачки, частота вращения шнеков 16 с^-1, диаметр рабочего сечения фильеры 5 10^-3 м.

3 Усовершенствована технология получения комбинированных пищевых мясорастительных текстуратов, отличающаяся от известных рациональным подбором зернового, овощного и коллагенсодержащего сырья, с применением модернизированного экструдера с СО₂-подкачкой.

4 Усовершенствована технология производства СО₂-экстрактов из экструдированного пряно-ароматического сырья (амаранта, имбиря, кориандра, кубебы, куркумы, перца черного и облепихи), что позволило получить комплексный регулятор цвета, вкуса и аромата для обогащения пищевых текстуратов и сократить продолжительность экстрагирования в 1,4 раза.

5 Разработано 8 рецептур пищевых текстуратов из зернового, бобового, овощного и животного сырья и 3 рецептуры мясорастительных продуктов питания с использованием пищевых текстуратов.

6 Изучен химический состав мясорастительных пищевых текстуратов. Установлено, что сконструированные пищевые текстураты содержат сбалансированное соотношение белка, жиров и углеводов, необходимое для обогащения консервов, колбас и пельменей.

7 Усовершенствованная технология пищевых мясорастительных текстуратов апробирована в производственных условиях. Разработаны комплекты технической документации на пищевые текстураты, вареные колбасы с текстуратами, пельмени и на консервы с пищевыми текстуратами. Экономический эффект от выработки 1 т вареной колбасы «Кубанская улучшенная» составляет 15 тыс. руб.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Алферников, О.Ю., Касьянов, Г. И., Латин, Н. Н. Пищевые текстураты [Текст] (монография). - Краснодар: Экоинвест, 2007. - 143с.

2 Алферников, О.Ю., Щубко, А.С. Технология и оборудование экструзионной обработки животного и растительного сырья [Текст] //Известия вузов. Пищевая технология, 2007.-№3.- С. 87-89.

3 Алферников, О.Ю. Касьянов, Г.И. Усовершенствованная технология получения текстурированных пищевых продуктов [Текст] // Известия вузов. Пищевая технология. - 2010. - № 3. - С. 112-113.

4 Алферников, О. Ю., Щубко, А. С. Освоение экструзионных технологий - важная задача отрасли пищевых концентратов [Текст] /Сб. матер. межд. науч.- практич. конф. «Продовольственная индустрия Юга России».- Краснодар: КНИИХП, 2000. - С. 7 - 8.

5 Щубко, А. С., Алферников, О. Ю. Технология термопластической экструзии растительного и животного сырья [Текст] / Сб. матер. межд. науч. - практич. конф. «Экологически безопасные энергосберегающие технологии хранения и переработки сырья растительного и животного происхождения».-Краснодар: КНИИХП, 2001.-С. 6 - 7.

6 Алферников, О. Ю. Состояние рынка пищевых текстуратов [Текст] / Сб. трудов КНИИХП «Новые технологии - будущее пищевой промышленности».- Краснодар: КНИИХП, 2002. - С.184-185.

7 Алферников, О. Ю., Щубко, А. С., Спесивцева, Е. В. Формирование вкусовых и ароматических качеств экструдатов методами СО₂ - обработки [Текст] / Сб. трудов КНИИХП «Перспективы развития технологий переработки сырья растительного и животного происхождения».-Краснодар: КНИИХП, 2003. - С. 37 - 38

8 Экструзионные способы подготовки сырья к экстракции [Текст] /С. М. Силинская, С.Е. Антонова, Е. П. Ищенко, О. Ю. Алферников // Сб. трудов КНИИХП «Развитие современных технологий обработки сырья растительного и животного происхождения». - Краснодар: КНИИХП, 2004. - С. 133 -134.

9 Алферников, О. Ю., Щубко, А. С. Экструдаты и текстураты из семян бобовых культур [Текст] / Сб. трудов КНИИХП «Развитие инвестиционных технологий обработки сырья растительного и животного происхождения».-Краснодар: КНИИХП, 2006. - С. 28 -29.

10 Алферников, О. Ю. Экструзионные способы обработки сырья растительного и животного происхождения [Текст] / Сб. трудов КНИИХП «Развитие инвестиционных технологий обработки сырья растительного и животного происхождения».-- Краснодар: КНИИХП, 2006.-72-73.

11 Теоретические основы СО₂-экстрагирования ценных компонентов из растительного сырья [Текст] /Г.И.Касьянов, О.Ю. Алферников, В.М. Банашек, О.И. Гутова // Сб. трудов КНИИХП «Развитие инвестиционных технологий обработки сырья растительного и животного происхождения».-Краснодар: КНИИХП, 2006.-76-79.

12 Патент № 2327391 RU, МПК A 23 P 1/12. Способ производства экструзионного продукта /О.Ю.Алферников, Г.И.Касьянов, В.М. Банашек, О.И.Квасенков. Заявка №2006130088/13. Заявл.22.08.2006. Опубл. 27.06.2008. Бюл. № 12.

13 Свидетельство №2006613021 об официальной регистрации программы для ЭВМ «Средство построения таблиц летальности микроорганизмов при стерилизации продуктов для малых предприятий» / О.Ю.Алферников, Г.И.Касьянов. Заявка №2006612240. Заявл.29.06.2006. Зарегистр. в Реестре программ для ЭВМ 29.08.2006.

14 Алферников, О. Ю., Касьянов, Г.И., Стасьева, О.Н. Ультразвуковая СО₂-экстракция [Текст] / Сб. трудов КНИИХП «Перспективные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья». - Краснодар: КНИИХП, 2008. - С. 99 -104.

15 Алферников, О. Ю., Грицких, В.А., Щубко, А. С. Химическая трансформация биополимеров методом экструзии [Текст] / Сб.матер. межд. Форума «Аналитика и аналитики».-Воронеж: ВГТА, 2008.-С.73.

16 Алферников, О. Ю., Грицких, В.А., Щубко, А. С. Экструзионные способы подготовки сырья [Текст] / Сб. трудов КНИИХП.- Краснодар: КНИИХП, КубГТУ, 2008.-С. 26-27.

17 Алферников, О. Ю., Грицких, В.А., Щубко, А. С. Обработка биополимеров методом экструзии [Текст] / Сб. матер. межд. науч.-практич. конф. «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов». - Краснодар: КНИИХП, 2008. - С. 12-14.

18 Касьянов, Г.И., Алферников, О. Ю., Латин, Н.Н. Совершенствование процесса СО₂-экстракции [Текст] / Сб. матер. межд. науч.-практич. конф. «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов». - Краснодар: КНИИХП, 2008. - С. 96-98.

19 Алферников, О.Ю., Грицких, В.А., Щубко, А.С. Использование диоксида углерода в экструзионных процессах [Текст] / Сб. матер. межд. науч.-практич. конф. «Теория и практика суб - и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйственного сырья».- Краснодар:КубГТУ, 2009. -С.62-64.

Размещено на Allbest.ru

...