Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 6
1.1 Рынок замороженной продукции и современные способы быстрого замораживания мясопродуктов 6
1.2. Технологические характеристики оборудования для быстрого замораживания мясопродуктов 18
1.3. Изменения свойств мяса и комбинированных мясных систем при замораживании 23
Заключение, цель и задачи исследований 37
ГЛАВА II. Организация эксперимента, объекты и методы исследования 40
2.1 Объекты исследования 40
2.2 Методы исследований 43
ГЛАВА III. Результаты исследований и их обсуждение 50
3.1 Влияние условий замораживания на продолжительность процесса, на
качество и микроструктуру рубленых мясных полуфабрикатов 50
3.2. Исследование условий замораживания на формирование функционально- технологических свойств фаршевой системы 57
3.2.1. Изменение растворимости белков 57
3.2.2. Изменение функционально-технологических свойств рубленых мясных полуфабрикатов 58
3.2.3. Изучение потребительских свойств и выхода рубленых мясных полуфабрикатов после тепловой обработки 64
3.3. Влияние «шоковых» условий замораживания на сроки хранения рубленых полуфабрикатов 67
3.3.1. Изменение липидов мясных систем 69
3.3.2 Изменения микробиологических показателей рубленых полуфабрикатов после замораживания и при хранении 72
3.3.3 Изменение витаминов группы В - тиамина и рибофлавина в рубленых полуфабрикатах 73
Выводы 76
Список использованной литературы
- Технологические характеристики оборудования для быстрого замораживания мясопродуктов
- Изменения свойств мяса и комбинированных мясных систем при замораживании
- Исследование условий замораживания на формирование функционально- технологических свойств фаршевой системы
- Изучение потребительских свойств и выхода рубленых мясных полуфабрикатов после тепловой обработки
Введение к работе
Обеспечение населения страны качественными продуктами питания является важной стратегической задачей государства. Особо остро стоит проблема увеличения объемов производства и расширения ассортимента продуктов быстрого приготовления [19,23,24,25,44,58, 70, 71, 92, 115, 126, 137,145].
Для решения этой задачи создан широкий ассортимент комбинированных мясопродуктов. Значительное место в ассортименте комбинированных мясопродуктов занимают рубленые мясные полуфабрикаты. В связи с этим возникает серьезная проблема сохранения их качества.
Перспективным направлением повышения показателей их качества общепризнанным считается использование быстрого замораживания [1, 20, 29, 33, 34, 72, 88, 90, 96, 98,99, 100, 105,106, 113, 114, 142, 147].
В настоящее время накоплен значительный научный потенциал по производству быстрозамороженной продукции, основу которого составляют фундаментальные исследования Аверина Г.Д., Алямовского И.Г., Бражникова A.M., Буянова О.Н., Венгер К.П., Головкина Н.А., Гейнца Р.Г., Журавской Н.К., Каухчешвили Э.И. и др.
Анализ научных исследований и практических разработок позволяет считать, что производство быстрозамороженных мясных полуфабрикатов является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей мясной промышленности.
В связи с этим перед специалистами мясной отрасли стоит проблема обеспечения широких слоев населения страны мясными полуфабрикатами,
обладающими высокой биологической ценностью и стабильностью качественных характеристик при хранении [8, 9, 12, 13, 14, 19, 21,22, 48, 82, 85, 136, 159].
На мировом рынке представлено достаточно большое количество разновидностей скороморозильной техники, которые широко используются на крупных и малых предприятиях по производству замороженных полуфабрикатов [89, 94, 147].
Однако, как показывает опыт, наряду с техническими проблемами их эксплуатации, возникает необходимость уточнения'для конкретных изделий условий замораживания, которые в рамках технической характеристики аппарата варьируют в достаточно широких пределах.
Кроме того, известно, что продолжительность замораживания, потери от усушки и последующей тепловой обработки зависят от функционально-технологических свойств конкретного продукта, определяющих его качество и потребительские свойства [7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 17, 23, 24, 25,28, 38, 92, 104, 109, 121, 122].
В этой связи представляется актуальным изучение влияния различных условий замораживания рубленых мясных полуфабрикатов на формирование их функционально-технологических свойств, позволяющих установить рациональные режимы холодильной обработки и обеспечить высокое качество продукта.
Научная новизна работы.
Установлены закономерности изменения свойств рубленых мясных полуфабрикатов при различных условиях их замораживания.
Научно обоснованы рациональные параметры замораживания рубленых мясных полуфабрикатов в условиях «шоковой» холодильной обработки.
Изучен характер изменения функционально-технологических свойств рубленых мясных полуфабрикатов при различных условиях замораживания.
Теоретически обоснованы и экспериментально доказаны режимы хранения рубленых мясных полуфабрикатов, обеспечивающие высокие качество и безопасность готового продукта.
Технологические характеристики оборудования для быстрого замораживания мясопродуктов
В настоящее время в пищевой промышленности для холодильной обработки мясопродуктов - замораживания применяется несколько вариантов холодильного оборудования: стационарные камеры, конвейерные скороморозильные аппараты, спиральные скороморозильные аппараты, туннели и торговое низкотемпературное холодильное оборудование. На мясоперерабатывающих предприятиях малого бизнеса скороморозильные аппараты и туннели не используются.
При замораживании мясопродуктов в конвейерных скороморозильных аппаратах отечественного производства, продукт поступает в камеру на самой верхней ленте конвейера и подмораживается на глубину 2-3 мм, что в дальнейшем позволяет сохранить форму продукта. Продвинувшись на конвейерной ленте вдоль всей камеры продукт переваливается на ленту следующего уровня (существуют трёх- , пятиуровневые аппараты), продукт движется в обратном направлении до последнего уровня. Конвейер заканчивается разгрузочным лотком, по которому замороженный продукт выходит из аппарата. На всём протяжении пути продукт обдувается потоком холодного воздуха с температурой минус 30-35С. Продолжительность замораживания штучных продуктов колеблется от 20 до 90 мин. В зависимости от вида и массы продукта. Диапазон производительности такого типа скороморозильных аппаратов составляет от 100 до 1000кг/час. Оборудование такого типа обеспечивает глубокое замораживание штучных мясопродуктов и даёт экономический эффект обеспечивая убыль массы 0,8— 1 % относительно не замороженного продукта [12, 13, 14, 38].
Спиральные скороморозильные аппараты ! более компактные и универсальны по ассортименту замораживаемых продуктов, - тушки кур, цыплят, полуфабрикаты, изделия из теста и пицца. Продукты, подлежащие замораживанию, размещают на спиральной транспортной ленте скороморозильного аппарата, которая описывает в изолированном корпусе аппарата спираль. Характерной особенностью спирального скороморозильного аппарата является то, что при движении в нём продукт остаётся неподвижным относительно ленты, что позволяет на одной ленте одновременно укладывать различные продукты с одинаковой продолжительностью замораживания. Воздух в аппарате охлаждается фреоновыми воздухоохладителями. Движение воздуха преимущественно в горизонтальном направлении. Имея хорошие параметры замораживания — температуру минус 30-40С, но большие габариты и высокую производительность от 450 до 2500 кг/час не даёт возможности использования данного аппарата на предприятиях малого бизнеса [38].
Туннели тележечно-конвейерного типа предназначены для . замораживания крупных продуктов и изделий - птицы, рыбы, рыбного филе, пиццы, пирогов, колбасных изделий и готовых быстрозамороженных блюд, для которых процесс обработки холодом занимает от 0,5 до 4,5 часов. Продукт размещается на подносах на тележке, которые приводятся в движение конвейером. Применение такой схемы позволяет выдерживать продукт в камере в течение строго заданного времени. Продукт при замораживании не перемещается на носителе, поэтому замораживать в туннелях можно любые продукты. Диапазон производительности от 100 до 2000 кг/час и высокая стоимость от 400 до 700 тыс. евро, не позволяет и эти скороморозильные аппараты широко использовать на предприятиях малого бизнеса [38].
При холодильной обработке мясопродуктов шкаф интенсивного охлаждения или замораживания отличается от традиционных камер повышенной холодопроизводительностью и наличием системы эффективной принудительной вентиляции. Благодаря такой конструкции продукты, размещенные на полках, быстро замораживаются в потоке холодного воздуха. Шкафы отличаются: габаритными размерами и производительностью, функциональными возможностями - могут охлаждать и замораживать или только охлаждать; конструктивными особенностями выносной или встроенный компрессор, воздушное или водяное охлаждение конденсатора.
Изменения свойств мяса и комбинированных мясных систем при замораживании
Среди большого количества технологических факторов, определяющих качество замороженных мясопродуктов, решающая роль принадлежит условиям замораживания. К основным факторам замораживания относят: температуру, скорость движения охлаждающей среды и характеристику объекта замораживания. К изменениям, происходящим в объекте при замораживании, относят: кристаллизацию тканевой жидкости, частичное перераспределение влаги, частичную денатурацию белка, изменения липидов и механические повреждения тканей объекта. Процесс кристаллообразования является одним из важных процессов I предопределяющих качество готовых изделий. Основным компонентом пищевых продуктов является вода и её количество в пищевых продуктах составляет 48-78%. Удерживается она большей частью за счёт осмотического давления и адсорбции структурами клеток - сеткой белковых мембран и белковых волокон, а также некоторыми другими химическими компонентами клеток (углеводы, липиды). Например, в мясе 70% воды ткани связаны с белками миофибрилл.
По мере понижения температуры, снижается интенсивность броуновского движения и при наступлении криоскопической температуры начинается процесс кристаллообразования и вымораживание влаги. В пищевых продуктах, в том числе мясе и мясопродуктах формируются гетерогенные кристаллы льда [131, 132,]. Образование и рост кристаллов льда зависит от условий теплоотвода. Так, при минус 7С обнаруживается высокая скорость роста кристаллов воды, составляющая 50мм/сек [131]. Причём молекулы воды из жидкой фазы, прикрепляются к сформированным ядрам кристаллов, и таким образом осуществляется процесс роста кристаллов. Молекулы воды с термодинамической точки зрения предпочитают этот процесс процессу формирования новых кристаллов [72, 142, 155, 156, 157,]. Кроме этого в процессе кристаллизации молекулы воды движутся от жидкой фазы к стабильному состоянию на поверхности кристалла, а молекулы растворённых веществ диффундируют в обратном направлении. Насколько интенсивно будут протекать эти процессы, зависит от условий отвода тепла.
Медленное замораживание приводит к полной потере свободной воды внутри клеток. В клетках, потерявших упругость, находится не замёрзший раствор, а весь образовавшийся лёд - вне клеток, при этом количество повреждённых клеток превышает 70 %. При быстром замораживании 70-80 % всех кристаллов льда образуется 1 по месту нахождения воды до замораживания, при этом травмирующее действие кристаллов на клетки ткани минимально [33, 34, 38, 130, 131, 143]. Таким образом, быстрое замораживание препятствует росту кристаллов льда в пищевом продукте и способствует формированию новых, что обуславливает щадящее мелкое кристаллообразование. По данным Н.А.Головкина [33, 34] с учётом скорости замораживания, процессы замораживания можно классифицировать: как медленное (до 0,01 м/час); ускоренное (от0,01 до 0,05 м/час); быстрое (от 0,05 до ОД м/час); сверхбыстрое (более 0,1 м/час).
Причём хорошие результаты качества мяса и мясных продуктов обеспечиваются в том случае, когда продолжительность критических температур (минус 5-8С) не превышает 30 минут [38].
Скорость замораживания влияет на процессы массообмена, приводящие к усушке продукта. Потери массы продукта при замораживании могут колебаться в широких пределах - от 0,3 до 3,5 %. В зависимости от температуры охлаждающей среды, начальной и конечной температур продукта, вида среды, скорости и способа замораживания, а также от свойств и размера замораживаемого объекта. Замораживание пищевых продуктов, в том числе и мясных изделий, стремятся проводить быстро.
Однако доказано, что не всегда лучшие качественные показатели продукта обеспечиваются низкой температурой и повышенной скоростью процесса холодильной обработки.
Опыт холодильной обработки пищевых продуктов свидетельствует о том, что группа продуктов или каждый продукт требует оптимальной скорости замораживания.
По данным К.П.Венгер, А.А.Антонова и Н.Б. Панышша замораживание цыплят-бройлеров погружным методом в растворе хлористого кальция при температуре минус 25С5 и скорости циркуляции охлаждающей среды ОД м/с является энергетически перспективным, а продукт имеет выраженный максимум по таким показателям качества как денатурация белков, влагосвязывающая способность и органолептические показатели.
Исследование условий замораживания на формирование функционально- технологических свойств фаршевой системы
Понижение температуры от минус ЬС до минус 8С, сопровождающееся выделением максимального количества льда, приводит к существенному увеличению содержания растворимых в воде веществ. В этих условиях не исключена возможность денатурации и агрегации белков, окисления липидов и др. [33, 34, 95, 130, 131, 168]. В связи с этим интересно было изучить динамику изменения белковых систем рубленых полуфабрикатов при «шоковом» замораживании. Для выяснения степени изменений белков мясных систем рубленых полуфабрикатов при «шоковом» замораживании проведены исследования по изучению растворимости белков (табл. 4). Котлеты «Саяны» 61,9±0,40 51,8±0Д8 49,0 ±0,43
Из таблицы 4 видно, что растворимость белков фаршевых систем, подвергнутых замораживанию в «шоковых» условиях, выше растворимости образцов, замороженных при той же температуре (минус 30 С), но меньшей скорости движения воздуха (0,1 м/с) на 9,4% в котлетах «Бриз» и на 10,1% в котлетах «Саяны», а при традиционных условиях на 13,2 и 12,9% соответственно.
Таким образом, условия «шокового» замораживания обеспечивают максимальное сохранение нативных свойств компонентов белковой системы.
Рассмотренные ранее изменения структуры полуфабрикатов и состояние белков мясопродуктов влияют на их способность удерживать . влагу при размораживании. Известно, что от способности связывать воду зависят такие свойства как сочность, нежность, а также потери при тепловой обработке и товарный вид продукта.
Качественные характеристики фаршевых систем рубленых полуфабрикатов представлены в таблице 5. Анализ данных, представленных в таблице 5 показывает, что при добавлении растительных наполнителей содержание сухих веществ в полуфабрикатах несколько уменьшается. Повышается содержание углеводов, снижается количество белка и жира (на 7 и 9% соответственно).
Соотношение «белок : влага» изменяется и приближается к оптимуму, а соотношение «белок : жир» соответствует требованиям теории сбалансированного питания. Взаимодействие белка и воды является важным фактором, формирующим стабильность и структурно - механические свойства фаршевых систем, в частности размороженных продуктов.
Результаты исследований влагосвязывающей способности фаршевых I систем рубленых полуфабрикатов представлены на рисунке 5. Из рисунка 6 видно, что более высокая способность удерживать влагу проявляется у полуфабрикатов, подвергнутых «шоковому» замораживанию.
Влагоудерживающая способность образцов котлет «Саяны» и «Бриз», замороженных в «шоковых» условиях, увеличивается от 73,5% до 79,5%, в то время как у контрольных образцов она составляет лишь 52%.
1 К наиболее важным показателям, характеризующим функционально-технологические свойства рубленых полуфабрикатов, относятся стабильность фаршевой системы, ее устойчивость при тепловой обработке и значения рН. Значения данных показателей, в зависимости от условий замораживания, представленные в таблице 6 и на рисунке 7 показывают, что «шоковые» условия замораживания обеспечивают высокую стабильность фаршевых систем: 82,7 % и 75,2 % для котлет «Бриз» и «Саяны» соответственно. Установлено, что высокая стабильность фаршевых систем обеспечивается одновременно высокими значениями ВСС и ВУС.
Аналогичная динамика наблюдается при изучении изменений . устойчивости фаршевой системы при тепловой обработке котлет, замороженных при различных условиях холодильной обработки (рис 8).
Большое влияние на функциональные свойства фарша оказывает содержание мышечной и жировой тканей в рецептуре и содержание белка и жира в фарше. Введение растительных наполнителей в фаршевую систему I рубленых полуфабрикатов увеличивает влагоудерживающую способность фарша после тепловой обработки.
Наиболее стабильная структура фарша наблюдается при связывании и удержании после тепловой обработки воды и жира в системе, т.е. одновременном оптимальном развитии влагосвязывающей и жироудерживающей способности фарша. Повышение устойчивости фарша находится в прямой зависимости от ее ВСС. Таким образом, замораживание рубленых мясных полуфабрикатов при температуре минус 30 С и скорости движения воздуха 9,4 м/с сохраняет высокие функционально-технологические свойства фаршевой системы после ее размораживания и тепловой обработки.
Изучение потребительских свойств и выхода рубленых мясных полуфабрикатов после тепловой обработки
Холодильная обработка влияет на витаминный состав изделий. При замораживании происходят изменения качественного и количественного состава витаминов. В связи с тем, что мясное сырье является источником витаминов группы В, нами исследовано изменение содержания водорастворимых витаминов группы В — тиамина и рибофлавина в полуфабрикатах при холодильном хранении.
Установлено, что в процессе хранения рубленых полуфабрикатов количество водорастворимых витаминов уменьшается при всех режимах замораживания, но в меньшей степени в продуктах, замороженных в «шоковых» условиях. Так, через три месяца хранения полуфабрикатов потери тиамина при «шоковом» замораживании составили 3%, а при традиционном способе - 12%; потери рибофлавина соответственно - 2 и 8%.
Вероятно, быстрое замораживание предотвращает значительное диффузионное перераспределение влаги и .растворенных веществ, способствуя образованию мелких, равномерно распределённых кристаллов льда, что позволяет сократить потери водорастворимых витаминов.
Выводы
1. Научно обоснованы, экспериментально доказаны и апробированы в производственных условиях параметры «шокового» замораживания рубленых мясных полуфабрикатов. Установлены оптимальные режимы их холодильной обработки (температура замораживания минус 30С, скорость воздухообмена 9,4 м/с), температура хранения полуфабрикатов минус 18С с естественной циркуляцией воздуха.
2. Исследовано влияние различных условий замораживания на продолжительность процесса холодильной обработки, качество и микроструктуру рубленых мясных полуфабрикатов. Выявлено, что общая продолжительность холодильной обработки при «шоковом» замораживании рубленых мясных полуфабрикатов составила 40 — 45 мин. Потери массы при холодильной обработки были в 5,2 — 5,5 раза меньше по сравнению с традиционными условиями замораживания. .
3. Изучено влияние «шоковых» условий замораживания на формирование функционально — технологических свойств фаршевой системы рубленых мясных полуфабрикатов. Доказано, что замораживание полуфабрикатов при температуре минус 30С и скорости движения воздуха 9,4 м/с сохраняет высокие функционально—технологические характеристики фаршевой системы рубленых мясных полуфабрикатов после ее размораживания и тепловой обработки.
4. Изучены стабильность и устойчивость фаршевой системы рубленых полуфабрикатов после ее тепловой обработки. Выявлено, что «шоковые» условия замораживания обеспечивают высокую .стабильность фаршевых систем полуфабрикатов и низкие потери при тепловой обработке (13-13,3 %). ,
5. Установлены сроки хранения рубленых полуфабрикатов и изучено влияние условий холодильной обработки на их качество и потребительские свойства. Показано, что в процессе холодильного хранения опытных полуфабрикатов при температуре минус 18С и естественной циркуляции воздуха окислительные процессы протекают значительно медленнее, что позволило удлинить сроки хранения их почти в 3 раза.
Микробиологическая обсемененность рубленых мясных полуфабрикатов ниже на порядок по сравнению с контрольными I образцами и составляет 4,510 - 4,8- 1(Г КОЕ/г. Количество водорастворимых витаминов уменьшается при всех режимах замораживания, но в меньшей степени в рубленых полуфабрикатах, замороженных в «шоковых» условиях (от 3 до 12 %).
