Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор литературы 13
1.1 Существующие способы и режимы охлаждения и хранения мяса и мясных продуктов 14
1.2. Характеристика состава и свойств вареных и варено-копченых продуктов и их изменение при охлаждении и хранении .27
1.2 Моделирование процессов охлаждения вареных и варено-копченых продуктов .34
1.4 Заключение 45
Глава 2 Объекты и методы исследований 47
2.1. Объекты исследований 48
2.2. Методы исследований 48
2.2.1 Определение температуры. 48
2.2.2 Определение относительной влажности воздуха 48
2.2.3 Определение скорости движение воздуха 48
2.2.4 Определение продолжительности процессов 49
2.2.5 Определение количества микроорганизмов 50
2.2.6 Определение свободных аминокислот 50
2.2.7 Микроструктурные исследования 50
2.2.8 Определение кислотного числа 51
2.2.9 Определение перекисного числа 51
2.2.10 Определение органолептических показателей 51
2.2.11 Определение содержания влаги 51
2.2.12 Определение содержания белка 51
2.2.13 Определение величины рН 51
2.2.14 Определение Цветовых характеристик 51
2.2.15 Определение переваримости белков in vitro 51
2.2.16 Определение влагосвязывающей способности и пластичности 52
2.2.17 Определение массовой доли поваренной соли 52
2.2.18 Определение содержания нитрита натрия 52
2.2.19 Определение содержания общих пигментов 52
2.2.20 Определение содержания нитрозопигментов 52
2.2.21 Определение устойчивости окраски 52
2.2.22 Определение структурно-механических свойств 53
2.2.23 Определение содержания общего и небелкового азота 53
2.2.24 Статистическая обработка данных 53
Глава 3 Влияние параметров охлаждения и хранения на свойства копчено-вареных продуктов из свинины .54
3.1 Определение химического состава, массы и размера свиного окорока 55
3.2 Физическая и математическая модели охлаждения копчено-вареного окорока из свинины 57
3.3 Проверка адекватности усовершенствованной модели охлаждения копчено-вареных изделий из свинины 62
3.4 Определение влияния различных температур охлаждающей среды на интенсивность процесса охлаждения и рост микроорганизмов 74
3.5 Определение влияния скорости движения охлаждающей среды на интенсивность процесса охлаждения и рост микрофлоры .76
3.6 Влияние способа охлаждения на химический состав, физико-химические свойства, потери массы и микроструктуру копчено-вареных окороков 81
3.7 Влияние способа охлаждения и продолжительности хранения на качественные показатели и безопасность копчено-вареного окорока 93
Заключение 102
Выводы и рекомендации 108
Список использованной литературы 110
Список сокращений, приведенных в работе 129
Приложение А 131
Приложение Б 134
Приложение В 136
Приложение Г 140
Приложение Д 141
- Характеристика состава и свойств вареных и варено-копченых продуктов и их изменение при охлаждении и хранении
- Физическая и математическая модели охлаждения копчено-вареного окорока из свинины
- Определение влияния скорости движения охлаждающей среды на интенсивность процесса охлаждения и рост микрофлоры
- Влияние способа охлаждения и продолжительности хранения на качественные показатели и безопасность копчено-вареного окорока
Введение к работе
Актуальность темы исследования
Концепция государственной политики в области здорового питания населения России в качестве основных приоритетов предусматривает значительное расширение отечественного производства пищевых продуктов и обеспечение их безопасности. В этой связи первостепенное значение приобретает задача максимального сохранения продовольственного сырья и пищевых продуктов на всех этапах их производства, хранения, транспортирования и реализации.
Анализ научных публикаций Международного института холода в области холодильной обработки и хранения мяса и мясопродуктов показывает, что в мировой практике сохраняется тенденция на переход к интенсивным методам охлаждения. Применительно к охлаждению готовой продукции (вторичное охлаждение) указывается, что с целью сохранения качества продукта, снижения микробиологической обсеменённости и уменьшения потерь массы во многих странах разработаны рекомендации, регламентирующие значения конечной температуры, продолжительности процесса, скорости охлаждения и температуры хранения продукта.
В соответствии с этими рекомендациями разница в конечной температуре продукта после охлаждения в различных странах доходит до 8 С, а в продолжительности процесса охлаждения до 4,5 часов. В некоторых странах таких как Дания, Франция, Швеция разница между температурой хранения продукта и конечной температурой после охлаждения составляет 5-7 С, в то время как, в остальных странах, как правило, эти температуры равны
В действующей в России НД на копчено-вареные изделия из свинины предусмотрено понижение температуры в центре готового продукта в процессе охлаждения от 71-74 С до 0 - 6 С без указания значений скорости и продолжительности их охлаждения.
В разработке технологии консервирования мяса и мясных продуктов холодом большую роль сыграли труды отечественных и зарубежных авторов (Алямовский И.Г., Белозеров Г.А., Бражников А.М., Головкин Н.А., Дибирасулаев М.А.,
Куцакова В.Е., Рютов Д.Г., Шеффер А.П., Чижов Г.Б., Чумак И.Г., James C., McDonald K., Juneja V.K., Sun, D.W., Wang, L.). Работы по интенсификации процессов холодильной обработки и исследования качественных изменений мяса в зависимости от технологических режимов холодильной обработки и хранения в основном выполнены применительно к тушам и полутушам.
Проведение исследований по научному обоснованию параметров
охлаждающей среды с целью интенсификации технологического процесса и создания экологически безопасной технологии охлаждения копчено-вареных изделий из свинины является актуальной проблемой для предприятий мясной отрасли.
Целью работы является разработка технологии с обоснованием параметров процесса охлаждения и хранения копчено-вареных продуктов из свинины, обеспечивающей сохранение качества, сокращение потерь массы, увеличение срока годности и микробиологической безопасности.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- изучить состав копчено-вареного окорока из свинины и определить значение
криоскопической температуры, установить взаимосвязь между геометрическими
размерами и массой продукта, получить уравнения регрессии, необходимые для
решения задач по оптимизации технологических параметров охлаждения;
- усовершенствовать математическую модель охлаждения копчено-вареного
окорока из свинины путем интегрирования модели тепломассопереноса с кинетикой
роста микроорганизмов в процессе охлаждения;
- провести проверку адекватности модели в промышленных условиях
применительно к разным способам охлаждения;
- изучить влияние режимных параметров охлаждения (температуры, скорости
движения воздуха) на интенсивность процесса и рост микрофлоры продукта;
- исследовать влияние различных режимов охлаждения и последующего
хранения копчено-вареного окорока на микроструктуру, степень протеолиза белков,
гидролитические и окислительные изменения липидов, развитие микроорганизмов и
изменение органолептических показателей;
- разработать технологию охлаждения и хранения копчено-вареного окорока из свинины;
-оценить экономическую эффективность новой технологии быстрого одностадийного способа охлаждения.
Научная новизна. На основе статистических данных рассчитаны средние значения: содержания влаги -70,8 %, белка - 20,0 %, жира- 7,6 % копчено-варенного окорока, определена криоскопическая температура - минус 2,73 оС, получены регрессионные зависимости между геометрическими размерами и массой копчено-вареных окороков, необходимые для решения задачи оптимизации технологических параметров процесса охлаждения мясных продуктов.
Усовершенствована математическая модель одностадийного охлаждения копчено-вареного окорока из свинины путем интегрирования модели теплопереноса с кинетикой роста микроорганизмов, позволяющая оценить влияние интенсивности процесса охлаждения на скорость роста микроорганизмов.
Установлена высокая адекватность модели применительно к медленному и
быстрому способам охлаждения. Максимальное расхождение между
экспериментальными и расчетными значениями температуры центра продукта в процессе охлаждения не превышает 10%.
Расчетами, проведенными в широком диапазоне изменения температуры и скорости движения воздуха с применением усовершенствованной модели, установлены значения параметров охлаждающей среды минус 2±0,5 С и скорость движения воздуха 3±0,5 м/с. Применение установленных режимов быстрого охлаждения уменьшает рост микроорганизмов в копчено-вареных изделий после охлаждения в 2,6 раза, по сравнению с медленным (промышленным) способом охлаждения.
Установлен характер изменения физико-химических, биохимических,
микробиологических, структурно-механических и органолептических показателей
копчено-вареных окороков в зависимости от технологических режимов охлаждения
и хранения. Определена устойчивость жировой фракции окороков к
гидролитической и окислительной порче в зависимости от способов охлаждения.
Практическая значимость работы. Разработана технология одностадийного
быстрого охлаждения копчено-вареного окорока из свинины с применением
близкриоскопических температурных режимов хранения. Применение
разработанной технологии обеспечивает сохранение качества, увеличение сроков хранения в 1,6 раз, сокращение потерь массы от усушки в 1,4 раза по сравнению с применяемым промышленным способом охлаждения и хранения.
Разработана и утверждена технологическая инструкция и нормы потерь на новую технологию быстрого одностадийного охлаждения и хранения копчено-вареного окорока.
Промышленная апробация разработанной технологии проведена на АО «Мясокомбинат Клинский». Экономический эффект от применения разработанной технологии составляет 4,6 тыс. руб. на 1 тонну.
Методология и методы исследования.
Методологическая основа диссертационной работы включает в себя комплекс общенаучных и специальных методов исследования. Основой научных исследований является анализ состава копчено-вареного окорока из свинины, определение криоскопической температуры, выявление зависимости между геометрическими размерами и массой продукта, получение уравнений регрессии, необходимых для решения задач по оптимизации технологических параметров охлаждения, усовершенствование математической модели копчено-вареного окорока из свинины путем интегрирования модели тепломассопереноса с кинетикой роста микроорганизмов в процессе охлаждения и изучение качественных показателей копчено-вареных окороков в зависимости от технологических режимов охлаждения и хранения. В ходе выполнения работы использованы опубликованные научно-методические материалы и нормативные документы. При проведении экспериментов применялись современные физико-химические, биохимические, структурно-механические и микроструктурные методы исследований.
Положения, выносимые на защиту:
- экспериментальные данные химического состава, взаимосвязь между
геометрическими размерами и массой копчено-вареных окороков и регрессионные
зависимости, необходимые для решения задачи оптимизации технологических
параметров процесса охлаждения и хранения мясных продуктов;
- результаты проверки адекватности усовершенствованной интегрированной
модели процессов тепломассопереноса с учетом зависимости роста
микроорганизмов от скорости охлаждения применительно к одностадийному
медленному и быстрому способам охлаждения копчено-вареных изделий из
свинины;
- результаты исследований влияния параметров охлаждающей среды на
изменение температуры продукта, рост микроорганизмов и продолжительность
процесса охлаждения;
- экспериментальные данные, характеризующие изменения физико-
химических, биохимических, микробиологических, структурно-механических
свойств, микроструктурных и органолептических показателей копчено-вареных
окороков от технологических режимов охлаждения и хранения.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы были представлены и доложены на
научно-практической конференции «Интеграция функциональных и прикладных
исследований – основа развития современных аграрно-пищевых технологий»,
Углич, 2007; научно-практической конференции «Современные биотехнологии
переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов», Углич, 2009;
научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области
инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов», Углич, 2011; 11-ой международной научно-практической конференции, посвященной памяти В.М. Горбатова, Москва, 2010; всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов», Углич, 2011; всероссийской научно-практической конференции
«Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов», Москва,2011; VI-ой международной научно-технической конференции. «Низко-температурные и пищевые технологии в XXI веке», С-П, 2013; международной научно-практической конференции «Новые подходы, принципы и механизмы повышения эффективности производства и переработки сельскохозяйственной продукции» Волгоград, 2014.
Личное участие соискателя
Диссертационная работа выполнена соискателем лично. Автором проведен
анализ научно-технической литературы по теме диссертации, разработана методика
выполнения исследований, проведены эксперименты, сделан анализ и обобщение
полученных результатов, сформулированы выводы по работе. При
непосредственном участии соискателя проведена производственная проверка разработанной новой технологии одностадийного быстрого охлаждения копчено-вареного окорока из свинины на предприятии АО «Мясокомбинат Клинский». Соавторство по отдельным этапам работы отражены в списке публикаций.
Публикации
По материалам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК РФ и получено 2 патента.
Структура и объем работы
Характеристика состава и свойств вареных и варено-копченых продуктов и их изменение при охлаждении и хранении
Мясные продукты представляют собой сложные многокомпонентные системы, содержащие значительные количества влаги. Важное значение для холодильной технологии имеет ее распределение и связь с составными компонентами продукта. Как отмечается в публикации [45] теплофизические процессы, происходящие при холодильной обработке и хранении продуктов при наличие большого количества в них влаги определяются ее теплоемкостью, большой теплотой фазового превращения при кристаллизации и испарении.
Испарение влаги с поверхности продуктов при их холодильной обработке и хранении приводит к потерям массы и снижению качества продукта. Наличие значительного количества влаги в продуктах диктует необходимость рассмотрения особенностей ее поведения при холодильной обработке. При контакте продукта с окружающей средой могут изменяться их качественные показатели, а развитие микроорганизмов способствует снижению пищевых свойств продуктов и возможному накоплению вредных для человека веществ. Учитывая характер процессов, протекающих в мясных продуктах, а так же сроки их хранения определяются способы и параметры охлаждения. От состава, свойств и биологической функции отдельных компонентов продуктов зависит их питательная ценность [70].
Охлажденное мясо по биологической ценности и усвояемости превосходит замороженное, однако небольшой срок хранения ограничивает его использование. Целесообразно хранить охлажденное мясо в камерах малых объемов с системами охлаждения, обеспечивающими максимальный срок хранения без потери массы и качества.
Для исключения подмораживания охлажденного мяса во время хранения некоторые исследователи рекомендуют рассчитывать температуру выходящего из каналов воздуха [13]. Установлено, что с увеличением объема камер теплопритоки возрастают в большей степени, чем площадь поверхностей стен. В этом случае необходимо увеличить скорость обдува воздухом. Полученные этими авторами данные свидетельствуют, что для равного теплосъема в каналах с экранной системой охлаждения требуется подавать в 3 раза меньше воздуха, при этом энергозатраты на вентиляцию сокращаются в 11 раз [14].
Важнейшими компонентами мясных продуктов являются белки, жиры, витамины и ферменты, которые при определенных обстоятельствах способствуют изменению свойств продуктов в процессе хранения.
Содержащиеся в мясных продуктах белки могут подвергаться воздействию микроорганизмов, вследствие чего они становятся не пригодными для употребления. Жиры, являющиеся сложными эфирами глицерина и жирных кислот, при охлаждении и последующем хранении могут гидролизоваться и окисляться, а витамины при неправильном хранении будут разрушаться. При низких положительных температурах действие ферментов замедляется, но не прекращается.
При теплофизических расчетах процессов охлаждения и хранения мясных продуктов большое значение имеет удельная теплоемкость, которая в зависимости от содержания жира варьирует в диапазоне от 2,2 до 3,8 кДж/кгоС [53].
Известно, что большим спросом у населения пользуются вареные и варено-копченые изделия из свинины. Для изготовления таких продуктов используют, как правило, свинину после выдержки (созревания) в течение 24-48 ч или размороженную до температуры в центре куска не ниже минус 1 оС.
Одним из основных процессов в технологии таких продуктов является тепловая обработка с целью доведения их до кулинарной готовности, уничтожения вегетативной формы микроорганизмов, инактивации ферментов и придания желательных органолептических свойств (цвета, вкуса, запаха и консистенции).
Из научных публикаций известно, что на стойкость вареных продуктов при хранении наряду с воздействием температуры существенно влияют величина рН, активность воды, содержание не мясных ингредиентов и окислительно-восстановительный потенциал [123,139].
Заметное снижение качества под действием кислорода воздуха быстрее всего проявляется в мясных продуктах, хранящихся в неупакованном виде. У продуктов, упакованных в пленку, снижение качества существенно замедляется, при чем на этот процесс существенно влияет степень проницаемости пленки [113,158].
Свет, как "источник энергии" в окислительных процессах под действием кислорода ухудшает качество мясных продуктов [133]. В этой связи авторы предлагают в холодильных камерах ограничивать освещение до необходимого минимума.
При хранении вареных и копчено-вареных мясных продуктов решающую роль играет температура, так как многие биохимические и химические реакции, приводящие к снижению качества, зависят от температуры [20,87]. Известно, что повышение температуры на 10 оС ускоряет эти процессы в 2-3 раза, а понижение температуры на 10 оС замедляет их.
По результатам исследований, представленных Корешковым В.Н. [39] основными факторами, влияющими на потери массы колбасных изделий и копченостей, являются групповой ассортимент, вид оболочек, тип транспортной тары, сроки хранения, способы охлаждения и др. Наибольшие потери отмечены у продуктов в натуральных оболочках. При хранении продуктов в камерах с воздухоохладителями потери были на 40 % выше, по сравнению с потерями массы продуктов, хранившихся в камерах с батарейными системами охлаждения.
Как свидетельствуют материалы, представленные в [15] изменения, происходящие с мясными продуктами при охлаждении, тесно связаны как с содержанием влаги, так и с формами связи с материалом. В мясных продуктах влага содержится как внутри клеток, так и в межклеточном пространстве. Вокруг гидрофильных белковых центров вода образует гидратную оболочку и такая вода вследствие низкого давления пара обладает низкой растворяющей способность, что является одной из причин сохранения качества мясных продуктов при холодильном хранении.
Всю влагу, присутствующую в мясных продуктах условно разделяют на свободную, иммобилизованную и связанную. Достаточно высокое содержание влаги в мясных продуктах способствует установлению высокой относительной влажности воздуха над поверхностью продуктов. Вследствие постоянной диффузии влаги из центральной части продукта к его поверхности происходит ее испарение. С увеличением скорости движения воздуха увеличиваются потери от испарения. Снижению потерь массы продукта в холодильном хранении способствует понижение температуры и повышение влажности воздуха. [45].
В процессе хранения мясных продуктов в результате испарения влаги могут происходить структурные изменения, денатурация белка. При быстром охлаждении поверхность мяса подсыхает быстрее, вследствие чего при дальнейшем хранении потери массы продукта меньше, чем при медленном охлаждении.
По результатам исследований Redmonda G.A. et.al. [135] сделали заключение, что ультрабыстрое охлаждение (температура минус 20 С) поясничной мышцы ягненка не оказывает влияния на деградацию миофибриллярных белков и активность ферментной системы калпаина/ кальпастатина по сравнению с обычным охлаждением при +4 оС. При этом никакой разницы в нежности мяса между двумя режимами охлаждения на 1 или 5 день после убоя не установлено.
Данные, полученные Дибирасулаевым М.А. и сотр. [29] свидетельствуют, что применение ультрабыстрого охлаждения свиных полутуш с PSE свойствами способствует увеличению выхода готовых продуктов, повышению их нежности и улучшению цвета по сравнению с ускоренным охлаждением.
В процессе охлаждения мясных полутуш после убоя изменяется элементный состав мяса, что приводит к изменению вкуса, аромата, влагосвязывающей способности вследствие изменения содержания щелочных и щелочноземельных катионов [32,34]. Исследованиями [41] показано, что изменение содержания ионов натрия и кальция в мясе в ходе автолиза зависит от режима охлаждения. Так при трех ступенчатом режиме охлаждения изменение в содержании исследуемых ионов отличается от одноступенчатого режима, что обусловлено отличием в распределении указанных элементов в клетке и межклеточном пространстве вследствие различий в протекании биохимических процессов при исследованных режимах охлаждения.
Физическая и математическая модели охлаждения копчено-вареного окорока из свинины
Технологический процесс охлаждения копчено-вареного окорока с физической точки зрения представляет собой одновременный перенос массы и энергии от объекта охлаждения в охлаждающую среду. В настоящее время значительную часть исходных данных для разработки и совершенствования процесса охлаждения копчено-вареных изделий из свинины получают экспериментальным путём в реальных условиях.
В связи с влиянием многих факторов на процесс охлаждения продукта, большими материальными затратами и длительностью проведения экспериментов в промышленных условиях выполнено математическое моделирование процессов охлаждения копчено-вареных изделий из свинины с применением модели, разработанной во ВНИХИ. Физическая модель охлаждения копчено-вареного окорока из свинины, приведена на рисунке 3.2.
Математическое описание процесса включает в себя систему уравнений переноса массы и энергии внутри объекта охлаждения, а также граничные условия, определяющие потоки энергии и массы на его внешней поверхности.
Перенос массы обусловлен разностью концентрации воды (влагосодержания) в центральных и периферийных областях объекта охлаждения, определяется молекулярной диффузией и описывается законом Фика, который в дифференциальной форме имеет следующий вид:
При разработке математической модели окорока было принято, что форма тела окорока аппроксимируется эллипсоидом вращения с полуосями а,Ъ.
При расчетах в качестве пространственной системы координат принята цилиндрическая система координат с осью вращения "х". Показано, что тепловой поток, обусловленный переносом массы существенно меньше теплового потока, обусловленного теплопроводностью. Уравнения переноса массы и энергии в цилиндрических координатах имеют следующий вид: Уравнение переноса массы:
При этом предполагается, что коэффициент диффузии D есть величина постоянная, а удельная теплоемкость окорока ср, теплопроводность окорока X и удельная теплоемкость воды срв являются функциями температуры. В силу симметрии эллипсоида достаточно рассчитывать поле температуры и влагосодержания / ие. на четверти сечения эллипсоида плоскостью координат.
В начальный момент времени распределение влагосодержания / ие и температуры t принимается равномерным, т.е. не зависящим от пространственных координат, поэтому начальные условия имеют следующий вид
На внешних поверхностях элипсоида в качестве граничных условий принимаются граничные условия третьего рода, т. е.
Скрытая теплота парообразования г в рассматриваемом диапазоне температур принимается постоянной и равной ее средне интегральному значению.
Коэффициенты теплообмена а и массообмена к также принимаются постоянными и определяются в основном внешними условиями охлаждения.
На основе метода конечных разностей разработаны алгоритмы и компьютерная программа расчета параметров процесса охлаждения мясопродуктов [5,38].
Автором предложено усовершенствовать модель охлаждения копчено-вареного окорока с учетом интегрирования тепломассопереноса с кинетикой роста микроорганизмов [25].
Рост микроорганизмов в зависимости от температуры продукта определяется по функциональной зависимости относительной популяции In N/N0 от времени t (модифицированная модель Гомперца и др.). lnlL = Аехр[-ехр p (tto, - t) + 1]} (3.11) где т параметр, характеризующий зависимость удельной скорости роста от температуры, и А асимптота, определяющая по известным в прогностической микробиологии моделям Ратковского [10,11].
Оценку продолжительности хранения копчено-варёных продуктов в охлажденном состоянии проводили с учетом исходного количества микроорганизмов после их охлаждения, используя известные закономерности прогностической микробиологии [20,21].
Из общего уравнения (3.12), описывающего снижение качества пищевых продуктов при холодильном хранении, видно, что в число факторов, определяющих срок хранения продуктов, входят исходное содержание микроорганизмов и температура. d5 = F(c„Ei) (3.12) где Сі - факторы состава продукта - (концентрация реагирующих веществ, катализаторы, ферменты, ингибиторы, рН, активность воды и содержание микроорганизмов); Еj - факторы внешней среды - (температура, относительная влажность, общее и парциальное давление различных газов, освещенность и механическое воздействие). Продолжительность хранения мяса и мясопродуктов в охлажденном состоянии определяется по формуле (3.13). t = g-(lgB-lgb)/lg2 (3.13) где t - время в течение которого исходное количество микроорганизмов b - увеличивается до конечного значения В, соответствующего появлению первых признаков порчи, т.е. продолжительность хранения мяса, ч; g - продолжительность генерации при данной температуре, ч. Используя приведенные выше зависимости можно определить влияние способов охлаждения на продолжительность хранения копчено-вареных изделий с учетом исходной обсемененность продукта непосредственно после охлаждения.
Определение влияния скорости движения охлаждающей среды на интенсивность процесса охлаждения и рост микрофлоры
Для обеспечения оптимального качества и увеличения сроков хранения мясопродуктов, подвергнутых тепловой обработке, большое значение имеет скорость охлаждения. Этот показатель определяет интенсивность процесса охлаждения и зависящая от нее скорость развития микроорганизмов и, следовательно, безопасность продукта и продолжительность его хранения.
Измерение скоростей движения воздуха проводили в зонах нахождения продукта, на различных уровнях высоты рамы с копчено-вареными изделиями положение 1,2,3, рисунок 3.18.
Экспериментальные данные, характеризующие скорость движения воздуха в зоне нахождения продукта камеры охлаждения приведены в таблице 3.4.
Сравнение скоростей движения воздуха в зонах нахождения продукта в процессе охлаждения свидетельствует, что нет значительной разницы в показателях скорости движения воздуха на разной высоте рамы с копчено-вареными окороками.
Из анализа экспериментальных данных (рисунок 3.19) по определению влияния скорости движения охлаждающей среды на продолжительность процесса при постоянной температуре воздуха следует, что с увеличением скорости движения воздуха интенсивность процесса охлаждения повышается. При скорости движения воздуха 0,35, 1, 3 и 5 м/с коэффициент теплоотдачи, определенный по формуле Юргесса [8, 13], равен соответственно 7,63, 10,35, 18,73 и 27,11 Вт/(м2К).
Уменьшение времени, необходимого для достижения температуры в толще продукта, ниже опасной зоны температур путем повышения скорости воздушного потока снижает рост бактерий. Если температура воздуха установлена минус 2С и скорость воздуха задана соответственно в 0,35, 1, 3 и 5 м/с, то рост бактерий увеличится соответственно в 1,35, 1,12, 0,75 и 0,6 lnN / lnN0.
Анализ результатов экспериментальных исследований по изменению температуры в зависимости от продолжительности процесса применительно к промышленному варианту охлаждения (рисунок 3.17 – кривая 1) показывает, что температура в толще продукта проходит диапазон от 54.4 до 26,7 С (1й этап) и от 26,7 до 6,0 С (2й этап) соответственно приблизительно за 2,4 ч. и 7,5 ч. Эта продолжительность охлаждения 1,5 раза больше, чем рекомендованных 1,5 и 5 ч. справочником-руководством по оптимальному сочетанию «время-температура» для охлажденных вареных изделий, в то время как при быстром способе охлаждении (рисунок 3.19 – кривая 3) продолжительность первого этапа несколько меньше, а для второго – в два раза меньше, рекомендуемых значений по USDA-FSIS 2001 [155].
Результаты производственных испытаний подтвердили ранее полученные экспериментальные и расчетные данные по обоснованию параметров технологического процесса одностадийного быстрого охлаждения копчено-вареного окорока из свинины, что позволило принять следующие параметры одностадийного быстрого охлаждения (таблица 3.5).
Технические параметры: tц – температура центра продукта, С; tв – температура воздуха, С; vв – скорость движения воздуха, м/с; tс/о – среднеобъемная температура продукта, С; z – продолжительность охлаждения, ч
Учитывая эти обстоятельства для принятия научно обоснованного решения по температуре и скорости движения охлаждающей среды, ограничивающей подмораживание поверхности продукта, и обеспечивающей интенсификацию процесса охлаждения мясопродуктов, необходимо задавать значение температуры в центре продукта, гарантирующее получение его средне объёмной температуры, равной температуре хранения.
Влияние способа охлаждения и продолжительности хранения на качественные показатели и безопасность копчено-вареного окорока
Интенсивность протекания биохимических процессов в мышечной ткани копчено-вареных окороков после их изготовления зависит от скорости снижения температуры в ходе их охлаждения, т.к. с понижением температуры затормаживается действие микробиологического фактора и, в частности, протеолиза белков. В результате протеолиза белков под действием ферментов микроорганизмов происходит накопление небелковых веществ с уменьшением количества белка в продукте.
В результате выполненных исследований установлено, что наиболее заметные изменения белков наблюдается у продуктов подвергнутых медленному охлаждению, что, скорее всего, обусловлено более длительным температурным периодом характерным для активности микроорганизмов (таблица 3.10).
В процессе хранения эта тенденция сохраняется, так через 5 сут. с момента охлаждения продуктов количество небелкового азота в контрольных продуктах увеличивается на 17,6 %,а в опытных всего на 11,0 %, а доля белка в первом случае снижается на 0,23 %, во втором на 0,11 %, что практически в два раза меньше.
Таким образом, можно констатировать, что быстрый способ охлаждения копчено-вареных окороков способствует лучшему сохранению белковых веществ в продукте.
Накопление свободных аминокислот в копчено-вареном окороке в процессе хранения так же может свидетельствовать о протеолизе белковых веществ. Изменение общего содержания свободных аминокислот при хранении готовых продуктов показывает, что применение быстрого способа охлаждения задерживает протеолитические процессы, вследствие торможения деятельности микрофлоры по сравнению с медленным охлаждением (таблица 3.11).
Так общее количество свободных аминокислот в копчено-вареных окороках охлажденных быстрым способом на 13,1 % меньше, чем в продуктах медленного охлаждения. При этом заметно увеличивается содержание Thr, Ser, Glu, Ala, Ile, Leu, Arg.
Следовательно, можно полагать, что при медленном охлаждении продуктов идут более глубокие деградационные процессы с белковыми макромолекулами.
Для характеристики прочностных свойств копчен-вареных окороков определяли напряжение среза и пластичность опытных и контрольных продуктов через 2,5 час после охлаждения и после хранения через 5 и 8 суток (таблица 3.12). Результаты экспериментальных исследований показали, что напряжение среза у опытных образцов на 5,4 и 4,4 % ниже, чем у контрольных соответственно после охлаждения и последующего хранения. Это данные свидетельствует, что копчено-вареные окорока, охлажденные быстрым способом, более нежные по сравнению с окороками, охлажденными медленным способом. О меньших прочностных свойствах опытных продуктов свидетельствую данные определения пластичности.
Важными показателями безопасности мясных продуктов являются гидролитические и окислительные изменения липидных компонентов. Результаты исследований гидролитических и окислительных изменений жира копчено-вареного окорока, охлажденного различными способами представлены в таблица 3.13 и 3.14. Анализ приведенных данных свидетельствует, что при хранении образцов копчено-вареного окорока, охлажденного медленным способом и хранившегося в течение 5 суток, и образцов, охлажденных быстрым разработанным нами способом хранившимся в течение 8 суток кислотное и перекисное числа не превышают допустимого значения (по СанПиН 2.3.2.1078-01), когда наблюдается существенное ухудшается качество жира. Применение медленного способа охлаждения копчено-вареного окорока из свинины и хранение его при температуре 6 С повышает скорость гидролитических и окислительных изменений жира.
При увеличении сроков хранения контрольных окороков до 8 суток и опытных до 11 суток перекисное число не превышает 10 моль активного кислорода/ кг, а кислотное 4,0 мг/кг КОН/г.
Определение микробиологических показателей копчено-вареных окороков проводили согласно Методическим указаниям 4.2.1847-04 « Санитарно-эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов». Показатели безопасности были выбраны в соответствии с требованиями Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 034/2013 и приложения 2 к МУК 4.2.1847-04 (таблицы 3.15 и 3.16).
В ходе исследований установлено, что в всех образцах условно патогенная микрофлора не была выявлена на протяжении всего изучаемого периода хранения. Определение КМАФАнМ показало, что в опытных продуктах уровень показателя через 8 суток был ниже, чем у образцов копчено-вареных окороков, охлажденных медленным способом после 5 суток хранения (таблицы 3.15 и 3.16). На основании результатов исследования микробиологических показателей можно утверждать, что окорока, охлажденные быстрым способом, имеют более длительный период хранения по сравнению с продуктами, охлажденными медленным способом.
Для установления пищевой ценности копчено-вареных продуктов из свинины определяли переваримость продуктов in vitro пепсином и трипсином.
Результаты исследований показали (таблица 3.17), что опытные образцы окороков лучше перевариваются ферментами желудочно-кишечного тракта по сравнению с контрольными образцами. Суммарная переваримость пепсином и трипсином опытных окороков через 2,5 ч после охлаждения на 3,5 % выше, чем контрольных образцов, а после исследованных сроков хранения переваримость опытных продуктов была на 4,1 % выше контрольных.
Эти данные могут свидетельствовать о том, что в копчено-вареных окороках охлажденных быстрым способом белки в меньшей степени подвергнуты денатурационно-агрегационным изменениям и они более доступны действию пищеварительных ферментов.
Основным преимуществом органолептического анализа, как метода оценки качества продукции, является возможность относительно быстрого и одновременного выявления комплекса свойств продукта. Данные органолептического анализа позволяют судить о влиянии на качество продукта изменений рецептуры, технологического процесса, способа охлаждения, режимов хранения и др. При органолептической оценке качества контрольных и опытных образцов копчено-вареного окорока из свинины при холодильном хранении была использована 5-ти бальная шкала. Полученные результаты представлены в таблице 3.18.
Сравнительный анализ органолептической оценки исследуемых образцов копчено-вареного окорока из свинины свидетельствует, что продукты, охлажденные промышленным способом и хранившиеся при 4 ±2 С на 5-е сутки (это срок годности копчено-вареного окорока из свинины по НТД) были оценены на 3,7 балла, в то время как опытные образцы, охлажденные быстрым разработанным нами способом, и хранившиеся при температуре минус 1 ± 1С оценивались в 4,5 балла. По истечению 8 суток хранения контрольные образцы были сняты с хранения, а опытные получили оценку 3,9 балла.
Анализ экспериментальных данных (таблица 3.18) показывает, что применение быстрого одностадийного способа охлаждения обеспечивает улучшение качественных показателей копчено-вареного окорока из свинины по сравнению с медленным одностадийным способом охлаждения.
На основании комплекса проведенных исследований разработана новая технология быстрого одностадийного охлаждения копчено-вареного окорока из свинины, обеспечивающая интенсификацию процесса охлаждения, безопасность и высокое качество продукта, сокращение потерь массы и увеличение срока годности.
Экономический эффект от применения разработанной технологии быстрого одностадийного способа охлаждения составляет 4,6 тыс. руб. на 1 тонну. Для АО «Мясокомбинат Клинский» с производительностью 5 тонн копчено-вареных изделий в смену годовой экономический эффект от применения технологии одностадийного быстрого охлаждения составит 6,9 млн. руб. На новую технологию получен патент (№ 2438335).
Для внедрения разработанной технологии охлаждения копчено-вареных изделий из свинины в промышленность разработаны:
– технологическая инструкция на новую технологию быстрого охлаждения мясопродуктов с оптимизацией параметров процесса и дифференцированием режимов хранения копчено-вареных изделий из свинины;
– нормы потерь массы копчено-вареных изделий из свинины от усушки при охлаждении и хранении