Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор патентно-информационной литературы 6
1.1 Перспективы развития пищевых технологий, включая производство фаршевых продуктов 6
1.2 Способы получения и свойства коптильных препаратов 15
1.3 Технология применения коптильных препаратов 26
1.4 Пищевая ценность продукции бездымного копчения 32
1.5 Натуральные пищевые ароматизаторы -С02 - экстракты 37
ГЛАВА 2. Методика проведения исследований 45
2.1 Схема проведения исследований, объекты исследований и изучаемые показатели 45
2.2 Методы исследований 47
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть 67
3.1 Разработка технологии получения коптильных пряных и пряно-коптильных пищевых добавок 67
3.2 Характеристика пряно-коптильных пищевых добавок 76
3.3 Компьютерное моделирование рецептур мясорастительиых и рыборастительных продуктов с использованием пряно-коптильных добавок 81
3.3.1 Теоретические аспекты компьютерного проектирования фаршевых поликомпонентных продуктов 88
3.3.2 Компьютерное проектирование рецептурных композиций фаршевых мясо- и рыборастительных продуктов 91
3.4 Технологическое описание производства мясорастительных, рыборастительных сосисок и овощных колбасок 97
ГЛАВА 4. Промышленная апробация рецептур мясорастительных и рыборастительных продуктов с пряно-коптильным препаратом 107
4.1 Обоснование выбранного сырья, для создания мясорастительных и рыборастительных продуктов 108
4.2 Специфика производства мясорастительных и рыборастительных сосисок 114
4.3 Показатели безопасности мясорастительных и рыборастительных продуктов 126
4.4 Органолептическая оценка и относительная биологическая ценность мясо- и рыборастительных сосисок 127
4.5 Расчет технико-экономической эффективности производства фаршевых мясо- и рыборастительных продуктов и пряно-коптильных добавок 130
Выводы 132
Список использованной литературы
- Перспективы развития пищевых технологий, включая производство фаршевых продуктов
- Схема проведения исследований, объекты исследований и изучаемые показатели
- Разработка технологии получения коптильных пряных и пряно-коптильных пищевых добавок
- Обоснование выбранного сырья, для создания мясорастительных и рыборастительных продуктов
Введение к работе
В настоящее время одной из актуальных проблем в перерабатывающей
промышленности является производство высококачественной,
сбалансированной по составу продукции. Оптимальное соотношение сырья животного и растительного происхождения, сбалансированность аминокислотного состава в рецептурах фаршевых продуктов способствует лучшему усвоению белков животного происхождения и наряду с этим позволяет обогатить продукты питания ценными биологически активными веществами. Кроме того, поликомпонентные продукты обладают улучшенными вкусоароматическими и функционально-технологическими свойствами. Особенно актуальным является совершенствование имеющихся и разработка новых технологий фаршевых мясорастительных и рыборастительных продуктов питания с ароматом копченостей, сбалансированных по аминокислотному, жирнокислотному, витаминному и минеральному составу и ароматическим характеристикам.
Применение традиционной технологии копчения мясных и рыбных продуктов с использованием дымовоздушной смеси, не позволяет осуществлять точный контроль химического состава коптильного дыма и равномерно распределять коптильные компоненты на поверхности обрабатываемых изделий. Другим существенным недостатком традиционного дымового копчения является наличие в коптильном дыме более 50 вредных для человека химических веществ, обладающих токсичным и канцерогенным действием. Наиболее опасными компонентами коптильного дыма являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), типа 3,4 бенз(а)пиреиа3 беиз(а)аитрацен, бенз(в)флуорантен, дибенз(а, в)пирен и другие.
Химический состав коптильного дыма зависит от различных факторов: вида древесины, влажности и степени измельчения сырья, параметров дымообразования. Составляющие компоненты древесного дыма относятся к различным классам химических соединений, таким как, органические
кислоты (алифатические и ароматические), фенолы и их производные, спирты, фураны, альдегиды и кетоиы, полициклические ароматические углеводороды и многие другие химические соединения.
Учитывая все недостатки традиционного способа копчения, в настоящее время бездымное копчение признано наиболее эффективным и рациональным. Этот способ имеет все преимущества обычного копчения и исключает его недостатки.
Принцип бездымного копчения заключается в том, что из производственного цикла полностью исключается обработка изделий дымом, который заменяется коптильными препаратами и жидкостями.
Коптильные ароматизаторы обладают вкусо-ароматическими, цветообразугощими, антиоксидантными и антисептическими свойствами, которые свойственны коптильному дыму, но в отличие от него являются экологически безопасными препаратами.
Современные технологии применения коптильных препаратов дают возможность точно и быстро дозировать необходимые коптильные ингредиенты, что позволяет сократить продолжительность термообработки колбасных изделий. Важным обстоятельством является отсутствие в коптильных препаратах канцерогенных соединений: ПАУ и нитрозаминов. Поэтому, представляется целесообразным проведение теоретических и экспериментальных исследований по совершенствованию технологий фаршевых мясо- и рыборастительных продуктов с использованием пряно-коптильных пищевых добавок. Также большой интерес представляет получение вареных колбасных изделий со вкусом и ароматом копченостей и пряностей, потому что именно таким копченым продуктам отдает предпочтение большая часть потребителей.
Целью настоящего исследования является совершенствование технологии производства мясорастительиых и рыборастительных продуктов с использованием пряно-коптильных пищевых добавок.
Перспективы развития пищевых технологий, включая производство фаршевых продуктов
Важнейшей задачей технологии пищевых продуктов и науки о питании является постоянный контроль за микронутриентным статусом населения, оптимизация качественного и количественного состава пищевых продуктов массового потребления /84/.
Усилиями ведущих специалистов пищевого и медицинского профиля в России организован мониторинг состояния питания населения, отмечающий практически ежегодный дефицит эссенциальных элементов. Эти результаты положены в основу документов по ликвидации и профилактике дефицита микронутриентов в питании: «Концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации в период до 2005 г.», постановление Правительства РФ «Методические рекомендации по определению потребительской корзины для основных социально-демографических групп населения в целом по Российской Федерации и в субъектах Российской Федерации» /97/.
Пищевой статус человека определяется как состояние иутритивной обеспеченности организма в данном возрастном периоде /79/. Он складывается из баланса между поступлением в организм пищевых веществ, процессами ассимиляции и потерей (экскреции) части пищевых субстратов и их метаболитов.
Однако, в отличии от пищевого статуса, статус питания (структура питания, фактическое питание, расчетное питание) определяется как количество пищи, которое потребляет человек в течение определенного времени.
К основным нарушениям пищевого статуса относятся избыточное потребление животных жиров, дефицит полиненасыщенных жирных кислот, дефицит полноценных белков, дефицит витаминов С, Вь В2) Е, фолиевой кислоты, ретинола или Р-каротина, минеральных веществ и микроэлементов Са, Fe, F, I, Se, Zn, пищевых волокон / 88 /.
Таким образом, возникает необходимомть учитывать сложившиеся тенденции при конструировании новых продуктов питания. Для успешного осуществления общероссийской программы « К здоровью - через питание», необходимо максимально использовать результаты научных исследований и вовлечение в реализацию программы всех потенциальных партнеров (рис. I).
Как видно из приведенной схемы, государственная политика в области здорового питания включает комплекс мероприятий, направленных на создание условий, обеспечивающих удовлетворение потребностей различных категорий населения в рациональном, здоровом питании.
Для успешной реализации в Краснодарском крае программы «К здоровью - через питание» необходима единая политика, которую можно обеспечить путем вовлечения в работу Департаментов сельского хозяйства и продовольствия, образования и науки, здравоохранения, а также законодательное собрание, учебные и научные учреждения, средства массовой информации и т.д.
Перспективным направлением в развитии мясо- и рыбоперерабатывающих отраслей является производство паштетов и фаршей /69/.
Одной из приоритетных задач развития технологий фаршевых продуктов является разработка на базе современных достижений науки и техники принципиально новых, оригинальных процессов и технологий, среди которых важное место занимает анализ качества вносимых в продукт пищевых добавок /106/. Известно, что к пищевым добавкам относятся природные или синтезированные вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты с целью сохранения и придания им заданных свойств.
Однако, в период поспешного перехода к рыночным отношениям качеству ввозимых из-за рубежа пищевых добавок не уделялось должного внимания. С целью получения быстрой прибыли производители использовали некачественные добавки /116/.
В последние годы выполнены исследования, отмечающие ухудшение состояния здроровья населения России /117/. По данным статистики, болезни связанные с нарушение обмена веществ увеличились в 2,5 раза, что в значительной степени связано с нарушениями структуры питания. За период с 1995 по 2002 гг., по данным бюджетного обследования семей и эпидемиологических исследований, отрицательная динамика прослеживается по болезням эндокринной системы, пищеварительного тракта, анемии, сердечно-сосудистой системы /88/.
Схема проведения исследований, объекты исследований и изучаемые показатели
С целью решения основной проблемы была разработана схема в соответствии, с которой выполнялись все экспериментальные работы. Экспериментальные исследования были проведены в научно исследовательской лаборатории кафедры технологии мясных и рыбных продуктов Кубанского государственного технологического университета,
Испытательном центре пищевой и сельскохозяйственной продукции ЗАО "Мясокомбинат "Тихорецкий", в лабораториях Краснодарского научно исследовательского института хранения и переработки сельскохозяйственного сырья. Промышленную апробацию технических решений и рецептур осуществляли на ЗАО "Мясокомбинат "Тихорецкий" и в «Переправненском экспериментальном цехе по переработке мясного сырья и сельхозпродукции».
С учетом поставленной цели и задачами диссертационной работы объектами исследований служили: мясо говядина II категории, пресноводная рыба - толстолобик, шпик боковой, нут, рисовая крупа, крупа манная, морковь столовая, лук репчатый, картофель, баклажаны, сухое обезжиренное молоко, соль поваренная пищевая, сахар-песок, чеснок свежий, подсолнечное масло, нитрит натрия, смеси пряностей для колбасных изделий, СО? -экстракты индивидуальных пряностей и пряно-коптильной жидкости, пищевые добавки, такие как: каррагинан, подсолнечный лецитин, пищевой краситель ферментированный рис, а также полученные изделия, выработанные на основе этих компонентов. Целесообразность включения в рецептурный состав кроме животного, растительного сырья и пищевых добавок, имеет биохимическое объяснение и способствует более полной сбалансированности продукта и лучшей усвояемости /15, 18, 38/.
Определение физико-химических показателей продукции Отбор и подготовку проб для физико-химических анализов проводили по ГОСТ 7631-85. 1. Исследования органолептических характеристик сырья проводили по ГОСТ 7631-85. 2. Массовый состав определяли, используя общепринятые методики по ГОСТ 26668-85.
3. Содержание влаги в продукте определяли методом высушивания навески до постоянной массы при температуре 100 - 105 "С по ГОСТ 7636-85.
4. Зольность - общепринятым весовым методом, после минерализации навески продукта в муфельной печи при температуре 500 - 600 С по ГОСТ 7636-85.
5. Содержание нитрита в продукте определяли фотометрическим методом. Сущность метода заключается в экстрагировании нитритов водой, очистке экстракта и фотометрическом измерении интенсивности окраски азосоеди нения, образующегося при взаимодействии нитритов с ароматическими аминами. Нижний предел определения нитритов - 0,02 мг NO: в 1 см3 колориметрируемого раствора. Нижний предел определения нитритов в анализируемой пробе - 0,5 мг NOi/кг по ГОСТ 29299-92 (ИСО 2918-75).
6. Определение содержания общего белка по Кьельдалю /113/. Метод заключается в определении азота по Кьельдалю с последующим пересчетом на белок. - влажность испытуемой пробы, %. Массовую долю белка (У) в процентах вычисляют по формуле 2: У = КХ,,Х2шиХ3,, (2) где К - коэффициент пересчета азота на белок, равный: - для риса и продуктов из него - 6,00; - для семян бобовых культур (гороха, фасоли и др.) - 6,25; - для молока и молочных продуктов - 6,38; - для мяса, птицы, рыбы и продуктов из них - 6,25.
7. Определение содержания липидов гравиметрическим методом в аппарате Сокслета / 12 /. Полное извлечение липидов из тканей достигается путем многократной экстракции летучими растворителями (диэтиловый эфир) в аппарате Сокслета. Навеску исследуемого вещества, после измельчения, массой (3,0000 ± 0,0002) г помещали в тарированный бюкс с прокаленным песком. После чего, мясо перетирали с песком и высушивали в сушильном шкафу при 100 - 105С до постоянной массы. Вычисляли массовую долю влаги в исследуемом образце. Сухой остаток использовали для определения суммарных липидов. Сухую пробу переносили в гильзу из фильтровальной бумаги и помещали в экстрактор аппарата Сокслета. Липиды экстрагировали диэтиловым эфиром. Вычисление массовой доли липидов X] в исходной навеске осуществляется по формуле 3: X} = J 00 (nij-т4)/(ті-т0) , (3) где тз - масса гильзы с навеской до обезжиривания, г; т4 - масса гильзы с навеской после обезжиривания, г; ті - масса бюкса с песком и навеской до высушивания, г; то - масса бюкса с песком, г.
8. Аминокислотный состав белков исследуемых образцов изучали на аминокислотном анализаторе "Hitachi" CLA-5 по стандартным методикам этой фирмы. Согласно этой методики навеска образца, содержащая 50 мг белка, взвешивалась с точностью до 0,0005 г. Затем навеску помещали в стеклянную ампулу, заливали 25 мл вМ раствора химически чистой соляной кислоты и запаивали. Запаянные ампулы помещали в термостат, где в течение 22-24 часов при температуре 115С происходил кислотный и термический гидролиз белка исследуемой пробы. По завершении гидролиза ампулы охлаждали до комнатной температуры, вскрывали и их содержимое фильтровали через стеклянный фильтр. Удаление соляной кислоты из фильтрата осуществляли путем двукратного выпаривания в ротационном испарителе при температуре 40С. Обезвоженный образец растворяли в 10 мл цитратного буфера с р1-1=2,2 и в объеме 0,5 мл через автоматическую систему ввода анализатора подавали сначала в малую, а затем в большую ионообменные колонки, через которые также автоматически последовательно пропускали элгоиругощие буферные растворы с рН=5,25; рН=3,25; рН=4,25. На выходе из колонки элгаат смешивали с нингидрином, который при прохождении смеси через термостатируемый при 100С капилляр окрашивал зоны, содержащие аминокислоты. Оптическую плотность окрашенных зон непрерывно измеряли по мере их прохождения через кювету спектрофотометра при Л.=570 им (для пролина =440 им) и фиксировали самописцем на бумажной ленте.
Разработка технологии получения коптильных пряных и пряно-коптильных пищевых добавок
В развитие ранее выполненных исследований, на кафедре технологии мясных и рыбных продуктов отработана изложенная в данной главе новая технология производства пряно-коптильных пищевых добавок.
Основной задачей исследования являлось освоение технологических приемов получения пряно-коптильной пищевой добавки из смеси пиролизной древесины дикой яблони и шрота пряностей, а также индивидуальных СС 2-экстрактов из пиролизной древесины, перца черного горького, мускатного ореха и корицы.
С этой целью, с нашим участием, была модернизирована экспериментальная установка КНИИХП.
На рис. 9 приведена принципиальная схема такой установки для извлечения ценных компонентов из пиролизной древесины и пряностей в интенсивном режиме. Это достигнуто за счет включения в схему фильтра 2 (отсекающего влагу из паров растворителя) и насоса высокого давления 10, что позволило сократить продолжительность процесса экстрагирования на 25%. Время экстрагирования на модернизированной установке составило 35 - 120 мин в зависимости от способов получения пряно-коптильных добавок.
Технологический процесс получения СС»2-экстрактов из пиролизной древесины и сухого пряного сырья (или шрота пряностей) организован следующим образом. Измельченное в крупку диаметром 1-2 мм сырье -пиролизная древесина дикой яблони, перец черный горький, мускатный орех и корица, затем лепесткуется на вальцевом станке в сетчатую кассету экстрактора 4. Экстрактор герметизируется с помощью самоуплотняющегося люка 5 и в него осуществляется подача жидкого диоксида углерода из конденсатора 7.
Диоксид углерода стал единственным подходящим растворителем для извлечения ценных компонентов из сырья прежде всего потому, что С02 является продуктом метаболизма и не чужд живой клетке. Кроме того, в среде ССь микроорганизмы погибают, так как он является стерилизующим агентом. Жидкий диоксид углерода проявляет ярко выраженные селективные свойства и извлекает из растительной клетки только легколетучие ароматические и вкусовые вещества преимущественно жирорастворимой природы.
Высокую селективность и сродство жидкого диоксида углерода к эфирным маслам подтверждает величина его диэлектрической проницаемости при 20 С, которая составляет 2,4. Кинетические кривые характеризующие процесс извлечения коптильных веществ из пиролизной древесины в зависимости от температуры и продолжительности экстрагирования, представлены нарис. 14.
Первый способ получения коптильного препарата предусматривает измельчение древесных опилок твердых пород в крупку диаметром 1-2 мм, их обработку в пиролитической камере при Р=2 - 12 МПа, Т=200 - 350 С, т= 8-15 мин. К пиролизной древесине добавляли шрот пряно-ароматического сырья в количестве 25% к общей массе сырья, после чего проводили экстрагирование жидким диоксидом углерода в экстракционном аппарате.
В табл. 6 представлены основные режимы газожидкостной обработки смеси пиролизной древесины с пряно-ароматическим сырьем (перец черный горький, перец душистый и корица). Таблица 6 - Основные режимы газожидкостной обработки пиролизной
Второй способ заключался в извлечении пряно-коптильных веществ из комбинированного шрота пиролизной древесины и пряно-ароматического сырья. Предложена и апробирована следующая технологическая схема: шрот пиролизной древесины дикой яблони смешивали в соотношении 1:1 со шротом перца черного горького, корицы и перца душистого, после чего полученная масса подвергалась водному выщелачиванию. В качестве экстрагента использовалась сатурированная вода с содержанием диоксида углерода в количестве 1,23 г/дм3. Технологический процесс получения пряно-коптильных добавок экстрактов гидрофобного и гидрофильного направления представлен нарис. 15.
Процесс извлечения водорастворимых веществ из пирол изной древесины и пряностей проводится в горизонтальном экстракторе с периодическим отжимом экстрагента.
На рис. 16 показана принципиальная схема экстрактора непрерывного действия конструкции д-ра техн. наук В.А. Ломачинского. Опытно-промышленные образцы такого экстрактора изготовлены на механическом заводе Богучаровского консервного завода. Оригинальность конструкции экстрактора заключается в организации периодического отжима экстракционного материала в рабочих секциях экстрактора. Предназначенное для обработки сырье (шрот пиролизной древесины) загружается в приемный бункер и шнеком 8 последовательно подается в 4 секции наклонного экстрактора. В качестве экстрагента использовали воду сатурированную диоксидом углерода. В рубашку экстрактора подается пар для подъема температуры экстракта до 45-50С.
Пройдя первую секцию экстрактора, сырье, пропитанное экстрагентом, отжимается с помощью специальных приспособлений и пружин, а отжатая мисцелла сливается в общий приемный лоток. Подобный этап обработки сырья повторяется в других секциях экстрактора. После получения объединенного экстракта коптильного гидрофильного препарата его концентрируют в вакуум-выпарном аппарате. Коптильный водорастворимый концентрат имеет следующие показатели: содержание сухих веществ - 12%; количество органических кислот - 3%; содержание фенольных соединений -2,7%.
Обоснование выбранного сырья, для создания мясорастительных и рыборастительных продуктов
Известно, что растительное сырье является важным источником белка, витаминов и минеральных веществ. Однако наиболее полное усвоение белков пищи возможно при сбалансированном аминокислотном составе продукта. Нарушение сбалансированности аминокислотного состава, в продуктах питания приводит к нарушению синтеза собственных белков. Недостаток какой-либо незаменимой аминокислоты лимитирует использование других аминокислот в процессе биосинтеза белка, а избыточное содержание приводит к образованию высокотоксичных продуктов обмена неиспользованных для синтеза аминокислот.
Оптимальное сочетание сырья животного и растительного происхождения, способствует лучшему усвоению белков животного происхождения и наряду с этим происходит обогащение мясопродуктов ценными биологически активными веществами. Исследованиями ученых-гигиенистов установлено, что употребление овощей вместе с мясом и рыбой, характеризуется увеличением отделения желудочного сока почти в два раза, по сравнению с количеством, выделяемым на каждый из этих продуктов отдельно, что способствует значительному улучшению процессов пищеварения желудочно-кишечного тракта.
Использование растительного сырья в производстве мяеорастительных и рыбораетительных сосисок, улучшает вкусовые и ароматические свойства, повышает влагоудерживагощую способность, подготавливает оптимальные условия для гидротермического расщепления коллагена, что способствует увеличению выхода готового продукта, а также обладает антиокислительным действием.
При конструировании новых рецептур мы особое внимание следует уделить подбору растительных ингредиентов, их соотношению и совместимости с мясным и рыбным сырьем. Кроме того, использовали пряно-коптильные пищевые добавки, стабилизаторы, эмульгаторы, которые значительно повысили пищевую ценность, улучшили функционально-технологические свойства и увеличили выход готового продукта.
При производстве мясорастительных и рыборастительных сосисок, растительное сырье составило 40 % от общего количества фарша.
Большую часть (до 90 %) сухих веществ, содержащихся в овощах составляли углеводы. Из углеводов определены сахара, крахмал, пектиновые вещества, целлюлоза, гемицеллюлоза, витамины, минеральные вещества, эфирные масла, красящие вещества.
При конструировании новых видов рецептур использовали морковь сорта «Болтекс», которая содержит углеводы, (3- каротин и имеет ценный минеральный состав. В моркови этого сорта количество сухих веществ 11-13 %, в том числе Сахаров- до 7 %, белков- 1,3 %, целлюлозы-1 %. Морковь содержит р- каротин (до 9 мг на 100 г), витамин С - 5 мг на 100 г. Традиционными методами идентифицированы витамины В1, Вз, Вб, К, РР, пантотеновая и фолиевая кислоты, стерины, флавоноиды, эфирное масло, пектиновые вещества, легкоусвояемые соли калия, кальция, железа, фосфора и т. д.
В рецептурах сосисок и овощных колбасок использовали сорт лука репчатого «Спирит», содержащий 14 % сухих веществ, белков - 1,4 %, углеводов -8 - 18,5 % , в том числе фруктозу, сахарозу, мальтозу, полисахарид инулин. Имеются витамины С, В, ферменты, сапонины, соли калия, кальция, фосфора, железа. Запах лука обусловлен содержанием в нем эфирного масла. Главной составной частью являются тиоспирты Сб Hi2 S2, а также ал лил горчичные масла.
Из других овощей нами были выбраны баклажаны сорта «Лебединый», в которых преобладают моносахариды. Баклажаны содержат: крахмала -15%, сахаров 3-5%, клетчатки и азотистых веществ по 1 %. Аминокислотный состав белков баклажан характеризуется довольно высоким содержанием незаменимых аминокислот. Содержание органических кислот в баклажанах в среднем составляет 0,2 %, чаще всего преобладают лимонная и яблочная по кислоты. Баклажаны, как и все овощи, ценные источники минеральных веществ в питании, так как они содержат значительное количество кальция, фосфора, магния, железа, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организма. Содержание аскорбиновой кислоты и каротина незначительное 2-10 % , Кроме витамина С и каротина в баклажанах определены и другие витамины: витамины Bi, Вг , фолиевая кислота.
Нами был использован нут сорта «Краснокутский». Основными веществами, которые определяют пищевую ценность нута, являются белки. Содержание белков в семенах нута - 28 %. Изучение белкового комплекса семян нута показало, что в нем преобладают глобулины, на его долю приходится свыше 60% общего содержания белков. Кроме белковых веществ, в нуте определены и другие азотистые соединения: свободные аминокислоты 4-5%, нуклеиновые кислоты, пептиды, азотистые основания и прочее.
В семенах нута главным запасным углеводом является крахмал, его в нуте содержится до 32%. Кроме крахмала, в семенах нута содержится значительное количество Сахаров - 8 %. В составе семян имеются и другие углеводы - клетчатка, пектиновые вещества и т. д. Количество жиров 2,5 %, содержание золы 2,7%. В зерне нута много витаминов, особенно значительное содержание витаминов В і и В2, кроме того витаминов РР, А, Е, DHC.
