Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 7
1.1. Анализ состояния рынка мясных и мясорастительных консервов 7
1.2. Мясные и мясорастительные паштеты как эмульгированные продукты 12
1.3. Использование экструдированных белковых препаратов растительного и животного происхождения в мясной промышленности 19
1.4. Экструзия как способ регулирования функциональных свойств растительного сырья 29
1.5. Анализ отечественных и импортных стерилизуемых материалов, применяемых в производстве консервов 34
1.6. Заключение по состоянию вопроса. Цель и задачи работы 37
Глава 2. Объекты и методы экспериментальных исследований 40
2.1. Выбор объектов исследований 40
2.2. Методы исследований 43
Глава 3. Результаты и их обсуждение 50
3.1. Характеристика объектов исследований 50
3.2. Изучение функциональных свойств растительного и растительно-мясных экструдатов в системе экструдатгвода 60
3.3. Изучение функциональных свойств растительного и растительно-мясных экструдатов в системе экструдат:вода:жир 67
3.4. Разработка рецептур новых видов паштетов с использованием методов математического моделирования и программы оптимизации 76
3.5. Разработка технологии мясорастительных паштетов с использованием растительного и растительно-мясных экструдатов и оценка их качества 90
3.5.1. Оценка физико-химических, биохимических, органолептических и микробиологических показателей продукции в процессе хранения 104
3.6. Расчет себестоимости и эффективности производства консервированных паштетов с использованием растительного и растительно-мясных экструдатов 110
Выводы 112
Список использованных источников 114
Приложения:
- Мясные и мясорастительные паштеты как эмульгированные продукты
- Анализ отечественных и импортных стерилизуемых материалов, применяемых в производстве консервов
- Изучение функциональных свойств растительного и растительно-мясных экструдатов в системе экструдатгвода
- Разработка технологии мясорастительных паштетов с использованием растительного и растительно-мясных экструдатов и оценка их качества
Введение к работе
Стабильность производственно-экономического положения предприятий мясной отрасли в условиях рыночных отношений непосредственно связана с решением таких задач, как повышение качества выпускаемой продукции, выбор рациональных путей использования имеющегося сырья, снижение себестоимости и отпускных цен, учет конъюнктуры потребительского спроса. Одним из основных факторов, обеспечивающих успешную реализацию данных задач, является наличие у предприятий лабильного, конкурентноспособного, разнообразного по номенклатуре и неоднородного по ценовым уровням ассортимента продукции, рассчитанного на материальные возможности и покупательную способность различных слоев населения.
Вовлечение в процесс производства мясных изделий белков растительного происхождения, обладающих высокой пищевой ценностью и заданными функционально-технологическими свойствами дает возможность повысить степень использования ресурсов белка в целом.
Благодаря высокому содержанию незаменимых аминокислот, хорошей усвояемости и питательным свойствам, растительные белки имеют высокую биологическую ценность. Растительные белковые препараты характеризуются более низким содержанием серосодержащих аминокислот по сравнению с животными белками мясного сырья. Однако при их использовании в комплексе с белками животного происхождения биологическая значимость продуктов возрастает за счет взаимного обогащения незаменимыми аминокислотами [100].
Производство комбинированных мясопродуктов на основе мяса и белковых препаратов позволит получить из различимых сырьевых источников, при условии сочетания функционально-технологических свойств, продукты повышенной биологической ценности, улучшенных органолептических показателей готового продукта, сниженной себестоимости [99].
Рядом ученых Толстогузовым В.Б., Липатовым Н.Н., Салаватулиной P.M., Покровским А.А., Роговым И.А., Жариновым А.И., Высоцким В.Г. и др. подтверждена актуальность и целесообразность комплексного применения белков животного и растительного происхождения, а также перспективность создания пищевых продуктов комбинированного состава.
Основная задача технологии состоит в том, чтобы сделать белок и другие пищевые вещества вкусной и привлекательной пищей. Тем самым формируется спрос на новые пищевые продукты, создаются экономические предпосылки для широкого производства и использования для питания пищевых веществ (нутриентов) различного происхождения. В итоге формируются условия для рационального применения огромных потенциальных ресурсов белка и других нутриентов продовольственного сырья при комплексной переработке его в пищу [99].
Из растительного сырья в классических технологиях стерилизованных паштетов, выпускаемых по ГОСТам, применяется мука пшеничная или крахмал картофельный, различные виды круп, соя и продукты ее переработки. Несомненным достоинством данного вида сырья является низкая стоимость и доступность на внутреннем рынке. Однако функциональные свойства этого сырья не всегда удовлетворяют требованиям производителей, в связи с чем возникает необходимость регулирования функциональных свойств. Одним из способов такого регулирования является процесс экструзионной обработки сырья.
Экструзионная технология быстро завоевывает стабильное место в производстве широкой гаммы пищевых продуктов на зерновой основе благодаря своей универсальности. Изучение специфики процессов, происходящих в основных компонентах используемого сырья, дает возможность для получения экструдатов не только как непосредственных продуктов питания, но и в качестве обогатителей или заменителей основного сырья.
Получены положительные результаты использования в колбасном производстве муки экструдированной пшеничной, ячменной, овсяной, гороховой, пшенной [68]. В консервной отрасли, кроме сои и продуктов ее переработки, не применяется экструдированное растительное сырье.
Особую актуальность приобретает возможность использования в составе мясных консервов экструдатов зерновых культур. Экструдаты муки овсяной, ячменной, пшенной, полученные методом термопластической экструзии, отличаются высоким содержанием белка и низким содержанием жира, являются источником пищевых волокон и способствуют повышению сопротивляемости организма человека вредному воздействию окружающей среды [68].
Необходимо отметить, что не изучены функционально-технологические свойства и возможности применения в консервной отрасли таких продуктов, как растительные и растителыю-мясные экструдаты отечественного производства.
Особую актуальность приобретают исследования в области снижения времени стерилизации. Использование экструдатов, отличающихся от основного мясного сырья микробиологической стабильностью, при производстве паштетов дает возможность интенсифицировать процесс стерилизации, а следовательно, обеспечить безопасность и качество продукции, гарантированные сроки годности, а также экономию энерго- и водоресурсов применительно к разным видам потребительской тары. Для производства паштетов предпочтение отдается таре из комбинированного материала на основе алюминиевой фольги и полимерных покрытий - ламистера с широким спектром вместимости, в силу легкой формуемости, коррозионностойкости.
Создание продукции в удобной для потребителя упаковке и вопросы, связанные с возможностью широкого применения растительных и растительно-мясных белковых препаратов являются актуальными и носят научный и практический интерес.
Мясные и мясорастительные паштеты как эмульгированные продукты
Паштеты - это пастообразные продукты, содержащие, как правило, печень в качестве основного характеризующего ингредиента. В мире производится широкий ассортимент мясных и мясорастительных паштетов, как по их виду, так и по качеству. Они варьируются от деликатесных продуктов, которые изготавливаются из очень дорогостоящих ингредиентов, например, печени птицы, яиц, коньяка и т.д., до продукта массового производства, содержащего свиную и говяжью печень и субпродукты.
В основном, по структуре можно выделить два вида паштетов: однородные тонко эмульгированные паштеты, которые обычно обладают мажущейся консистенцией, и паштеты со структурными включениями. Не существует каких-либо жестких требований при составлении рецептур этих видов продуктов, поскольку в некоторых видах паштетов частичное отделение жира и желе является вполне приемлемым и даже желательным.
Мясные ингредиенты, используемые в производстве паштетов, часто представляют собой низкосортную обрезь и субпродукты с низкими функциональными свойствами, и иногда мясное сырье варят, что еще более снижает его функциональность. Это приводит к резкому снижению содержания функционального белка для эмульгирования жира в продуктах повышенной жирности. В связи с этим использование растительных и животных белков, пищевых добавок (эмульгаторов и стабилизаторов эмульсий, фосфатов, усилителей вкуса, стабилизаторов цвета) достаточно широко распространено.
Приготовление паштетов может осуществляться двумя способами: горячим (традиционным, с использованием вареного и бланшированного сырья) и холодным. Более экономичным является холодный способ приготовления, который позволяет использовать сырье без предварительной термообработки, при этом необходимо соблюдать определенный порядок закладки сырья. Рекомендуется паштетную массу после куттерования пропустить через машину тонкого измельчения (коллоидную мельницу, эмульситатор).
Производство тонко эмульгированных паштетов начинается с получения жировой эмульсии или гелей.
Согласно принятой в мировой практике классификации, эмульсиями называют дисперсные системы с жидкими дисперсионной средой (вода) и дисперсной фазой (жир), диспергированные в коллоидном состоянии. Процесс эмульгирования представляет собой диспергирование одной жидкости в непрерывной среде другой в присутствии поверхностно-активных веществ коллоидного или полу коллоидного характера [20,49].
Эмульсии представляют собой дисперсные системы, образованные двумя несмешивающимися жидкостями. Полярная жидкость эмульсии условно называется «водой», а неполярная - «маслом». В соответствии с этим эмульсии делятся на два типа: прямые - «масло в воде» и обратные - «вода в масле». Эмульсии типа «масло в воде» имеют большое значение в белоксодержащих пищевых системах. При этом обязательным условием образования устойчивой эмульсии является уменьшение поверхностного натяжения в системе за счет образования промежуточного слоя между гидрофобной (маслом) и гидрофильной (водой) фазами [115]. Способность эмульгировать «масло» является важным функциональным свойством белков. Чем большее количество «масла» может перейти в эмульгированное состояние в присутствии белков, находящихся в коллоидном состоянии (гели), тем более высокими функциональными свойствами обладают белки. Расслоение коллоидной или эмульсионной системы с образованием скоплений (коацерватов) в виде двух жидких слоев называется коацервацией. Эмульгирующая способность определяется по максимальному количеству жирового компонента («масла»), вводимому в коллоидную систему до достижения коацервации при определенных условиях [123].
Основными эмульгаторами мясных эмульсий, обладающими способностью к образованию прочных структурированных слоев, являются солерастворимые белки, доля которых в тканях составляет более 50%. Водорастворимые белки, особенно саркоплазматические, и нерастворимые белки соединительной ткани обладают ограниченной способностью эмульгировать жир [175]. По убыванию величины эмульгирующей способность белки мышечных волокон можно расположить в такой последовательности: актин (без поваренной соли), миозин, актомиозин, саркоплазматические белки, актин (в 0,3 М растворе соли). Наиболее эффективно в образовании адсорбционно-сольватного слоя на поверхности частиц действуют миозин и актомиозин, что объясняется их структурой и склонностью к тиксотропии. Благодаря тиксотропным свойствам миозина и актомиозина происходит стабилизация коагуляционной структуры мясной системы, что позволяет обеспечить равномерное распределение жира при куттеровании, удержать его в высокодисперсном состоянии в составе мясной системы, обусловливая тем самым высокие качественные показатели готового продукта. Это способствует дальнейшему структурированию мясной системы в процессе термообработки с получением продукта, обладающего свойствами геля с включенными в него частицами жира [127, 154, 160, 167, 169].
Стабильность получаемой эмульсии, прочность связи жирового компонента, удерживаемого структурой, зависят также от степени измельчения жира, от его природы и твердости.
Анализ отечественных и импортных стерилизуемых материалов, применяемых в производстве консервов
Упаковочная промышленность является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей в России. Ее развитие стимулируется постоянно повышающимся спросом на современные упаковочные материалы.
Сегодня российское производство упаковочных материалов развивается в одном направлении с мировым производством упаковки. Большое количество компаний-потребителей упаковки стали закупать продукцию в России, также увеличилось количество самих потребителей упаковки — ведущие международные компании начали размещать свои производственные мощности в России, они также являются клиентами российских упаковочных компаний, которые, окрепнув после кризиса, стали активно инвестировать в производственные мощности и передовые технологии. Положительно оценивают перспективы российской упаковочной промышленности западные эксперты и западные производители упаковки. На долю упаковочного материала из металла приходится - 8%, стекла — 17%, полимеров - 36%, бумаги и картона - 39%.
Упаковка, производимая на основе полимерных материалов, является вторым по величине сегментом российского упаковочного рынка; на ее долю приходится 35-40% общего потребления упаковки в целом и 60% в пищевой промышленности. Емкость рынка полимерной упаковки по разным оценкам составляет $ 1,2-1,3 млрд. в год. 1 Начиная с 1998 г., в данном сегменте российской промышленности наблюдается уверенный рост; в среднем производство полимерных пленок увеличивалось на 13% в год. Эксперты рынка прогнозируют дальнейшее увеличение производства пленок, но меньшими темпами [75],
До недавнего времени термическая обработка пищевых продуктов осуществлялась исключительно в металлических и стеклянных банках.
Необходимость обеспечения полноценными высококачественными продуктами людей в экстремальных условиях, а также развитие производства новых полимерных и комбинированных упаковочных материалов побудило исследователей к поиску их использования как заменителей традиционных материалов для продукции длительного хранения - металла, стекла.
Освоение таких упаковочных материалов привело к усовершенствованию в технологии производства упакованных пищевых продуктов, консервируемых теплом, в частности мясных продуктов длительного хранения.
Активный рост потребления тары из полимерных материалов в консервном производстве вместо традиционной из металла и стекла определяется ее высокими эксплуатационными и потребительскими свойствами, а также технико-экономическими показателями.
Полимерная тара обеспечивает упакованному продукту эффективную защиту; такая тара характеризуется легкостью, «малохрупкостыо», она коррозионностойка и биологически инертна; расход энергии при изготовлении полимерных упаковок ниже, чем при изготовлении стеклянной и металлической тары [85].
Одно из самых приоритетных направлений развития в области упаковки консервов - разработка и совершенствование тары из комбинированных материалов на основе фольги и полиолефинов.
Наиболее известный и конкурентоспособный материал для полужесткой стерилизуемой упаковки - стералкон. Он состоит из трех основных слоев (лака, фольги, полипропилена). Толщина алюминиевой фольги - от 0,05 до 0,2 мм в зависимости от назначения материала (для тары или крышки). Ее изготавливают из алюминиевого проката с содержанием алюминия в сплаве около 98,5%. На поверхность фольги наносится лаковое покрытие на основе эпоксифенольных смол, которое имеет номинальную плотность от 2,5 до 6 г/м. Толщина полипропиленовой пленки в зависимости от типоразмера тары — от 0,07 до 0,15 мм.
В нашей стране для производства полужесткой тары разработан комбинированный стерилизуемый материал ламистер на основе фольги и полипропилена, являющийся аналогом стералкона [40]. Основные компоненты этого материала - фольга толщиной 100 мкм на основе алюминиевых сплавов марок АД-1, ДД, ММ, Амц с содержанием алюминия 96-99,5% и полипропиленовая пленка толщиной 50 мкм.
Более широкое применение в консервной промышленности тары из экономичного материала позволит сократить расход дефицитных материалов для консервной тары и снизить производственные затраты для ее производства. Легкость и удобство тары представляет интерес для обеспечения консервами спецконтингента.
Изучение функциональных свойств растительного и растительно-мясных экструдатов в системе экструдатгвода
Функционально-технологические свойства экструдированного сырья, отличающегося качественным химическим составом, представляют значительный интерес для раскрытия механизма процессов взаимодействия его с сырьем животного происхождения при получении паштетов. Результатом использования таких продуктов могут быть изменения взаимосвязей экструдированного растительного и растительно-мясного сырья с животными белками основного мясного сырья, что может приводить к образованию новых белково-углеводных комплексов, оказывающих существенное влияние на количественные и качественные характеристики готового продукта
Для исследования функционально-технологических характеристик муки ячменной экструдированнои и растительно-мясных экструдатов изучались коэффициент водопоглощения, растворимость, гелеобразующая способность на модельных системах экструдат:вода.
Результаты исследований функционально-технологических свойств объектов исследований показали, что с ростом массовой доли белка происходит снижение коэффициентов расширения и водопоглощения экструдатов. Так, при массовой доле белка (ЭГЯ) 15,02% коэффициент водопоглощения составил 7,3, а при массовой доле белка (МЯЭ) 10,00% - 9,6 (рис.3.5).
Растворимость зависит от конформации и степени денатурации белков и является одним из наиболее важных функциональных свойств.
Интенсивные сдвиги и сжатия в процессе перемещения материала в кожухе экструдера или через фильеру вызывают ориентирование молекул в поле ограничивающих сил. В это время происходит перераспределение связей, обусловливающих структуру изолированных белков: водородных и ионных связей, гидрофобных взаимодействий, дисульфидных мостиков. Это явление сопровождается существенным уменьшением растворимости белков [145].
Происходящие в крахмале изменения также влияют на растворимость конечного продукта [84]. Амилоза легко растворяется в теплой воде и дает растворы со сравнительно невысокой вязкостью. Амилопектин растворяется в воде лишь при нагревании под давлением и дает очень вязкие растворы [46]. Установлено, что используемые в процессе термопластической экструзии температуры нагревания обрабатываемого крахмала приводят к повышению его растворимости в среднем до 70%, в зависимости от конечной температуры. Указанные изменения растворимости обусловлены термической деструкцией полисахаридов крахмала [153].
Интерес представляет изучение растворимости сухих веществ экструдатов, полученных из растительного и растительно-мясного сырья.
Была исследована растворимость образцов растительного и растительно-мясных экструдатов при изменениях температуры в интервале, равном 20-100С. Полученные значения растворимости представлены на рис.3.6.
Анализ динамики растворимости экструдатов (рис.3.6) при температуре от 20 до 50С свидетельствует о нарастающей тенденции перехода сухих веществ образцов в раствор. Максимальная растворимость для муки ячменной экструдированной Еіаблюдалась при 40С, для растительно-мясЕїьіх - при 50С. При повышении температур от 55С до 60С растворимость экструдатов снижается. Скачок растворимости к 100С у растительно-мясных экструдатов -с 17,5% до 58,3% в среднем и у растительного - с 11,2% до 45,9% можно объяснить глубокими деструктивными изменениями белково-углеводных комплексов, образованных в процессе термомеханической обработки и, как следствие, значительным увеличением доли растворимых компонентов.
Одним из важных свойств растительного и растительно-мясных экструдатов в системе экструдат:вода является способность образовывать структурированную коллоидную систему - гель. Гели являются гомогенными системами, требующими определенного баланса отталкивающих сил, которые предупреждают деформацию белка и выпадение его в виде осадка, а также определенного баланса притягивающих сил, который удерживает структуру сетки [115]. По способу приготовления различают гели холодного и горячего затвердевания. При исследовании гелеобразующих свойств опытных образцов экструдатов (табл.3.7) установлено, что показатель холодного гелеобразования в 3 раза выше у муки ячменной экструдированной по сравнению с мукой ячменной нативной и составил 16,7 г на 100 мл Н20 против 50,0 г на 100 мл H20 соответственно. Показатель холодного гелеобразования растительно мясных экструдатов почти на одном уровне - 25,0 и 28,0 г на 100 мл Н20, что в 1,5 раза ниже этого показателя для МЯЭ ив 1,9 раз выше по сравнению с МЯН. Показатель горячего гелеобразования у растительного экструдата по т сравнению с нативным сырьем находился на одном уровне и составил 22,0 г на 100 мл Н20 и 26,0 г на 100 мл Н20 соответственно. Показатель горячего гелеобразования растительно-мясных экструдатов составил — 17,7 г на 100 мл НгО для ЭГЯ и 17,1 г на 100 мл Н20 для ЭРЯ. По отношению к МЯЭ этот показатель на 26,4% выше у растительно-мясных экструдатов.
Разработка технологии мясорастительных паштетов с использованием растительного и растительно-мясных экструдатов и оценка их качества
На основе проведенных исследований и выбора оптимальных рецептур был разработан технологический регламент производства новых видов паштетов. Технологический регламент производства включал в себя следующие основные этапы: . Р - разделка и жиловка сырья с выделением свинины с массовой долей жировой ткани не более 30% и не более 60% в соответствии с «Инструкцией по разделке, обвалке, жиловке и сортировке в консервном производстве»; - измельчение мясного сырья на волчке с диаметром отверстий 2-3 мм; - зачистка, промывка шкурки свиной, бланшировка ее в воде в соотношении шкурка:вода - 1:2 в течение 20 мин и измельчение на волчке с диаметром отверстий 2-3 мм; - подготовка куриного мяса механической обвалки в соответствии с «Временной технологической инструкцией по механической дообвалке мяса всех видов скота, механической обвалке тушек (или частей) птицы, туш (или частей) тощих баранины, козлятины, замораживанию, хранению и использованию полученных продуктов»; - жиловка печени, промывка для устранения горького привкуса, измельчение на волчке с диаметром отверстий 2-3 мм. Использовали печень в сыром виде, т.к. она обладает определенными функциональными свойствами, которые способствуют улучшению стабильности продукта; - бланшировка свинины или куриного мяса механической обвалки (в двустенных варочных котлах при перемешивании сырье нагревали до температуры 75-80С); - измельчение шпика или жира-сырца на волчке с диаметром отверстий 2-3 мм. Жир положительно влияет на размазываемость, консистенцию, вкус, текстуру и цвет; - использование муки ячменной экструдированной и растительно-мясных экструдатов в составе гелей или эмульсий; - приготовление гелей на основе растительного и растительно-мясных экструдатов в соотношениях в соответствии с рецептурами; - приготовление белково-жировых эмульсий с экструдатами в следующей последовательности: в куттер загружали экструдат, добавляли воду с температурой 80-85С и куттеровали до образования гомогенной массы в течение 2-3 мин. Затем добавляли жир и куттеровали в течение 3-5 мин; - куттерование составных частей паштетов; - фасование паштетной массы в банки и их укупорка; - тепловая обработка (стерилизацию); - охлаждение до температуры в центре продукта 20 ±1,5 С; - реализация. Срок годности консервов не более одного года со дня изготовления; хранение - при температуре от 0 до 20С и относительной влажности воздуха не более 75% .
Общая технологическая схема производства паштетов представлена на рис.3.9. Приготовление паштетов в традиционном виде тары (металлическая) осуществлялось двумя способами: горячим (традиционным, с использованием вареного и бланшированного сырья) и холодным. При изготовлении паштетов холодным способом при использовании экструдатов в виде гелей паштетную массу готовили в следующей последовательности: в куттер загружали свинину бланшированную или шкурку, гель экструдата (предварительно гидратированный экструдат, температура воды - 10-12С) и куттеровали в течение 1-2 мин. Затем, не останавливая куттера, вносили растительные инфедиенты (лук, морковь), предусмотренные основной рецептурой, соль, пряности и печень и куттеровали в течение 10-15 мин до образования гомогенной паштетной массы. При изготовлении паштетов горячим способом на основе белково-жировой эмульсии соблюдали следующую последовательность: в куттер загружали экструдат, добавляли воду (80-85С) и куттеровали до образования гомогенной массы в течение 2-3 мин. Затем добавляли жир и куттеровали в течение 3-5 мин. Далее к подготовленной эмульсии, не останавливая куттера, добавляли мясное бланшированное сырье, печень и куттеровали в течение 2-3 мин. Затем вносили растительные ингредиенты (лук, морковь), соль, пряности и куттеровали 10-15 мин до образования гомогенной паштетной массы. Технология производства паштетов в ламистровой банке вместимостью до 100 г предусматривает следующее: в куттер загружали мясное сырье с жиром и куттеровали в течение 1-2 мин. Затем вносили экструдаты в виде гелей или эмульсий, предусмотренные рецептурой, и куттеровали в течение 15 мин. Далее добавляли лук, соль, специи и куттеровали 10-15 мин. Температура паштетной массы должна быть 30-40С. Подготовленную паштетную массу передавали на фасование.
Наполнение банок и герметическое укупоривание их с продуктом, термозапечатыванием плоскими крышками с язычками, производили на фасовочно-упаковочной машине для жидких и пастообразных продуктов. Предельные отклонения массы нетто для отдельных банок не должны превышать ± 4%. Для обеспечения прочности сварного шва и герметичности банок не допускается попадание продукта на отбортованные края банок; при необходимости края банок протирали марлевыми салфетками. Также факторами, определяющими качество сварного шва, служат температура сваривания - 240-280С, давление контакта свариваемых поверхностей — 4-Ю МПа, длительность сваривания - 1-2 с.
Похожие диссертации на Разработка технологии стерилизованных паштетов с использованием растительного и растительно-мясных экструдатов
