Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор патентно-информационной литературы 6
1.1 Мониторинг состояния рынков растительного и мясного сырья 6
1.2 Перспективы производства функциональных продуктов, в том числе для детей школьного возраста 18
1.2.1 Состояние здоровья детей школьного возраста 18
1.2.2 Анализ медико-биологических требований функциональным продуктам питания, в том числе для детей школьного возраста 22
1.2.3 Проблема организации питания в школьных учреждениях 28
1.3 Обзор существующих способов производства и основные тенденции создания функциональных продуктов питания 33
1.4 Задачи исследования 39
Глава 2 Объекты и методы исследований 41
2.1 Определение требований к сырью 41
2.2 Объекты исследований 45
2.3 Методы исследований 50
Глава 3 Экспериментальная часть 77
3.1 Обоснование возможности использования смеси зерна нута и кукурузы и разработка технологии производства растительной добавки методом СОг-гомогенизации 77
3.2 Изучение общего химического состава и степени набухания растительной добавки из смеси зерна нута и кукурузы, полученной методом СОг-гомогенизации 91
3.3 Обоснование возможности использования мяса черного африканского страуса для производства полуфабрикатов для функционального питания 95
3.4 Оптимизация функционально-технологических свойств мяса черного африканского страуса путем воздействия на него различных факторов 101
3.5 Конструирование сбалансированного аминокислотного модуля на основе белковой составляющей растительного и животного сырья 111
3.6 Разработка поликомпонентных рецептур сбалансированных продуктов функционального питания с применением методов компьютерного моделирования 112
3.7 Совершенствование технологии и построение аппаратурно-технологической схемы процесса производства полуфабрикатов из растительного и животного сырья для функционального питания детей школьного возраста 134
3.8 Комплексная оценка пищевой, биологической ценности и показателей безопасности разработанных полуфабрикатов 146
3.9 Разработка технической документации на новые полуфабрикаты и оценка экономической эффективности от внедрения усовершенствованной технологии разработанных полуфабрикатов для функционального питания детей школьного возраста 150
Выводы 154
Список использованной литературы 157
Приложения 178
- Мониторинг состояния рынков растительного и мясного сырья
- Обзор существующих способов производства и основные тенденции создания функциональных продуктов питания
- Обоснование возможности использования смеси зерна нута и кукурузы и разработка технологии производства растительной добавки методом СОг-гомогенизации
- Совершенствование технологии и построение аппаратурно-технологической схемы процесса производства полуфабрикатов из растительного и животного сырья для функционального питания детей школьного возраста
Введение к работе
1.1 Актуальность темы. В настоящее время стремление к здоровому образу жизни набирает силу. Состояние здоровья человека в значительной мере зависит от питания. Важным фактором здорового питания является поступление всех компонентов пищи в их адекватном соотношении и количестве. Вследствие этого пищевая индустрия переориентируется на производство функциональных продуктов питания, поддерживающих здоровым организм человека. Перспективным направлением создания таких продуктов является комбинирование растительного и животного сырья, что также обеспечивает сбалансированность состава по основным пищевым веществам. Из широкого спектра зернобобового сырья, выращиваемого в Краснодарском крае, кукуруза и нут являются доступными источниками растительного белка, углеводов, витаминов и минеральных веществ. Проблема их рациональной переработки и использования в сочетании с сырьем животного происхождения до сих пор не решена в полной мере. Мясо как источник биологически полноценного белка, входит в число основных продуктов питания. Однако, за годы экономических преобразований, производство мяса в России сократилось более чем в 2 раза. Проблема увеличения производства мяса может быть решена за счет роста поголовья и продуктивности традиционных видов скота, а также за счет разведения и переработки нетрадиционных, таких как черный африканский страус, выращивание и производство мяса которого в промышленном масштабе налажено в Краснодарском крае с 1995 г.
Особое значение продукты функционального питания имеют для детей школьного возраста, т.к. в это время интенсивно растет и развивается скелет и увеличивается масса тела, увеличиваются энергозатраты организма, связанные с повышением физической и умственной нагрузки. Из-за неправильного питания как в школе, так и дома, больше половины детей после окончания школы страдают различными заболеваниями. Разработка полуфабрикатов, обладающих функциональной направленностью, в том числе для детей школьного возраста, является актуальной, соответствует целям и задачам государственной политики в области здорового питания населения России.
1.2 Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является совершенствование технологии полуфабрикатов из растительного и животного сырья для функционального питания.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- определить основные требований к сырью для производства полуфабрикатов функционального назначения;
- обосновать возможность использования смеси зерна нута и кукурузы для компенсации лимитирующих аминокислот (в кукурузе – лизина и треонина, в нуте – метионина и цистина) и разработать технологию производства растительной добавки методом СО2-гомогенизации;
- изучить общий химический состав и степень набухания растительной добавки из смеси зерна нута и кукурузы, полученной методом СО2-гомогенизации;
- обосновать возможность использования мяса черного африканского страуса в производстве полуфабрикатов для функционального питания;
- оптимизировать функционально-технологические свойства мяса черного африканского страуса, путем воздействия на него различных факторов;
- сконструировать аминокислотный модуль на основе белковой составляющей изучаемого растительного и животного сырья;
- разработать поликомпонентные рецептурные композиции сбалансированных продуктов функционального питания с применением методов компьютерного моделирования;
- усовершенствовать технологию, построить аппаратурно-технологическую схему процесса производства и провести промышленную апробацию разработанных полуфабрикатов для функционального питания, в том числе для детей школьного возраста;
- провести комплексную оценку пищевой, биологической ценности и показателей безопасности разработанных полуфабрикатов для функционального питания, в том числе для детей школьного возраста;
- разработать техническую документацию на новые полуфабрикаты и оценить экономическую эффективность от внедрения усовершенствованной технологии получения разработанных полуфабрикатов для функционального питания, в том числе для детей школьного возраста.
1.3 Научная новизна работы. Установлено, что биологически полноценный растительный белок может быть получен из смеси зерна нута и кукурузы в соотношении 1:1,5.
Впервые показано, что использование метода СО2-гомогенизации при переработке смеси зерна нута и кукурузы в выявленном соотношении обеспечивает получение растительной добавки, содержащей биологически полноценный белок, а также обеспечивает увеличение выхода до 88 %.
Установлено, что оптимизировать функционально-технологические свойства мяса черного африканского страуса позволяет использование раствора лимонной и яблочной кислот на основе молочной сыворотки.
Методом компьютерного моделирования сконструирован сбалансированный аминокислотный модуль на основе белковой составляющей зерен нута и кукурузы в сочетании с белком мяса страусов, что позволило создать новый высокобелковый продукт функционального назначения.
1.4 Практическая значимость работы. Полученные результаты работы позволили решить задачи, связанные с рациональной переработкой зерна нута и кукурузы, а также мяса черного африканского страуса. Разработана технология получения растительной добавки из смеси зерна нута и кукурузы методом СО2-гомогенизации.
Разработаны сбалансированные по составу поликомпонентные рецептурные композиции рубленых полуфабрикатов для функционального питания детей школьного возраста.
Усовершенствована, апробирована и внедрена в производство на ООО «Северский мясной двор «УБИН» (ст. Северская, Краснодарский край) технология рубленых полуфабрикатов для функционального питания детей школьного возраста. Разработана и утверждена техническая документация на новые виды полуфабрикатов из растительного и животного сырья.
1.5 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры технологии мясных и рыбных продуктов (г.Краснодар, 2006-2009 гг.); Международной научно-практической конференции «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (г. Краснодар, 2007 г.); Международной научно-практической конференции «Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 гг.» (г. Пенза, 2008 г.); II Международной научно-практической конференции «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы» (г. Пенза, 2008 г.); Международной научно-практической конференции «Теория и практика суб- и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйственного сырья» (г. Краснодар, 2009 г.).
1.6 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, в том числе 5 научных статей (из них 3 статьи – в журналах, рекомендованных ВАК РФ), получено 2 патента РФ на изобретения и патент РФ на полезную модель.
1.7 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех основных глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основное содержание диссертации изложено на 178 страницах компьютерного текста, содержит 64 таблицы и 50 рисунков. Список литературных источников включает 185 наименований, в том числе 18 – зарубежных авторов.
Мониторинг состояния рынков растительного и мясного сырья
Сельское хозяйство в России является ведущей сферой жизнеобеспечения, от состояния которой зависит снабжение населения продуктами питания и промышленности сырьем. В последние годы резко обострились традиционные для этой отрасли проблемы: высокая зависимость от «капризов» погоды, экспоненциальный рост затрат ресурсов на каждую дополнительную единицу продукции, нехватка животного сырья. Эти и другие негативные явления выдвигают задачу обеспечения продовольственной продукцией страны на первый план [16].
Растениеводство и животноводство всегда было и будет не только основой сельского хозяйства, но и благополучия населения. Население постоянно увеличивается, что предопределяет необходимость соответственного роста производства продуктов питания.
Проблемы растениеводства возможно решать путем увеличения производства зерна на основе совершенствования структуры посевных площадей, внедрения наиболее продуктивных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, эффективного использования минеральных и органических удобрений, мелиорации, агротехники и механизации [113].
Возможности экстенсивного развития растениеводства практически исчерпаны. Поэтому увеличение продукции растениеводства основывается на интенсификации технологии культур путем усиления химизации и интенсификации отдельных элементов. Но они имеют ряд негативных влияний на окружающую среду. В результате наиболее перспективным считается ограничение применения этих факторов путем более эффективного использования биологического потенциала растений [3].
Основным сырьем, вырабатываемым в агропромышленном комплексе, является зерно. В питании населения России зерновые продукты составляют 50-80 %, за счет которых пищевой рацион обеспечивается по калорийности на 40 %, по белку на 50 % и по углеводам на 60 % [100].
Зерновые и зерновые бобовые культуры — наиболее доступные, широко распространенные и дешевые источники растительного белка. За счет них получают свыше половины всего белка и повышению его содержания в этих культурах уделяют особое внимание. Увеличение производства растительного белка для удовлетворения потребностей в нем населения, по общему признанию, - одна из наиболее острых проблем нашего времени и имеет первостепенное практическое значение [109].
К зерновым относятся пшеница, кукуруза, рожь, овес, ячмень, рис, просо, сорго и ряд других культур. Они являются основными источниками белковых веществ и крахмала в питании большинства населения Земли. Особо следует отметить значение пшеницы — единственной культуры, из муки которой можно выпекать пористый, легко усвояемый белый хлеб, а также кукурузы как очень урожайной зерновой культуры. В таблице 1.1 представлены данные по производству и потреблению зерновых культур [174]. Важное место в зерновом балансе нашей страны занимают рожь, ячмень, овес и рис.
В почвенно-климатическом отношении Краснодарский край - одна из лучших кукурузных зон России, позволяющих получать высокий урожай на больших площадях [2]. Данные научных учреждений и опыт производства показывают, что после риса кукуруза в крае - наиболее урожайная зерновая культура. Генетический потенциал урожайности лучших гибридов кукурузы достигает 140 ц зерна с 1 га. Основным резервом роста валовых сборов зерна кукурузы является повышение урожайности путем дальнейшего улучшения агротехники, внедрения более продуктивных сортов и гибридов, сокращение потерь при уборке [66, 81].
Кукуруза играет немаловажную роль как продукт питания. В середине прошлого века в пищу использовали более 25% мирового производства кукурузного зерна. На рисунке 1.1 представлена динамика спроса и предложения на кукурузу. В 90-е годы XX века этот показатель увеличился и составил 31,6%. В настоящее время в целом на переработку и пищевые цели в мире используют 28,6% всего производства [106, 174].
Нут - род одно и многолетних трав семейства бобовых, зернобобовая культура. Свыше 30 видов, в основном в Африке и Азии; около 25 видов на Кавказе, в Средней Азии, Западной Сибири и др. В зонах, выращивания нута его широко используют для продовольственных и кормовых целей, а также в качестве сырья для консервной и пищевой промышленности. Главное назначение нута - продовольственное.
Семена нута употребляют в пищу обычно в вареном и в жареном виде как лакомство, а также для приготовления супов, вторых блюд, гарниров, пирожков и национальных кушаний. Из жареных дробленых семян приготавливают брикеты в смеси с изюмом, семенами кунжута или грецким орехом. Нут используют и при изготовлении консервов, которые отличаются высокой питательностью и хорошими вкусовыми качествами.
Мясо и мясные продукты входят в число основных продуктов питания населения. За годы экономических преобразований (с 1994 г. по 2002 г.) производство мяса и мясных продуктов в России сократилось более чем в 2 раза. Однако, потребление мяса в России с каждым годом растет. По данным Рос-стата, за шесть месяцев 2007 года продажи всех видов мяса и мясных изделий по сравнению с аналогичным периодом 2006 года выросли на 10,3% [61, 115, 181]. В связи с этим, мяса в России производится все:больше, но его по-прежнему не хватает. Ситуацию на российском рынке мясного сырья, нельзя назвать стабильной: отечественное животноводство развивается, но пока недостаточно быстрыми темпами.
Граждане РФ приближаются к медицинской норме потребления мяса: 74-80 кг на человека в год. Но планы по нормализации потребления к 2009 году под угрозой срыва — повышение цены на корма серьезно снижают рентабельность бизнеса. Утверждение национального проекта "Развитие агропромышленного комплекса" и принятие закона "О развитии сельского хозяйства" являются хорошими стимулами для аграриев. Крупные сельскохозяйственные предприятия, получившие значительные кредитные средства в рамках этого проекта, смогут в ближайшее время значительно увеличить производство. Очень многое также зависит от разработанной государственной Программы «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы». Согласно Программе, к 2012 году планируется обеспечить увеличение производства животноводческой продукции по отношению к 2006 году на 32,9 %, производства скота и птицы (в живом весе) - на 42,9. Планируется доведение доли отечественного производства в формировании ресурсов потребления мяса и мясопродуктов до 69,9 % против 59 % в 2007 году [62, 78, 105, 173].
Ситуация с разведением крупного рогатого скота в России достаточно сложная. Российские крестьяне производят лишь 27% от нужного объема, остальное приходится завозить из ближнего и дальнего зарубежья, прежде всего из Бразилии (62,6% по итогам первого полугодия 2007 года) и Аргентины (13%). Эта отрасль животноводства требует серьезных инвестиций, которые к тому же достаточно долго окупаются [61, 62].
Со свининой наблюдается противоположная ситуация. Сегодня свиноводство - достаточно высокорентабельная отрасль. Да и окупаются вложения гораздо быстрее, чем инвестиции в производство крупного рогатого скота. Импортное мясо и мясные продукты, поставляемые в основном странами ЕС и США и занимающие почти треть российского рынка, не отличаются высоким качеством. Поэтому многие проблемы, связанные с обеспечением мясной промышленности качественным сырьем, могут быть решены только при использовании мяса отечественных животных, пригодных для технологической переработки [69].
Обзор существующих способов производства и основные тенденции создания функциональных продуктов питания
В настоящее время экологически безопасные продукты питания широко востребованы на мировом рынке. За прошедшие годы значительно расширились знания об особенностях разработки и организации выпуска мясных и мясорастительных продуктов для детского и школьного питания, специфике требований к составу сырья и его изменениях в процессе переработки [137]. Сырье, используемое для производства пищевых продуктов для детей, должно иметь высокую биологическую и пищевую ценность, быть высокосортным, свежим, не содержать патогенных микроорганизмов и токсичных веществ. В составе пищевых продуктов не должно содержаться сырье, выращенное при использовании ядохимикатов и искусственных удобрений, генетически модифицированные ингредиенты, искусственные консерванты, красители и вкусовые добавки [1, 56, 145].
Мониторинг состояния питания населения, проведенный Институтом питания РАМН свидетельствует о том, что структура питания населения не соответствует концепции сбалансированного питания. Отмеченный дефицит животных белков, макро- и микронутриентов негативно отражается на здоровье человека. Одним из путей обеспечения физиологических функций и нормальной жизнедеятельности организма является использование в питании продуктов, обогащенных белоксодержащими добавками растительного происхождения, в том числе и нетрадиционными [58, 148].
Разработка новых продуктов функционального питания из растительного сырья привлекают внимание многих ученых.
В последние годы возрос интерес к использованию в качестве пищевых добавок различных биологически активных веществ натурального происхождения, поскольку они не только удовлетворяют требованиям безопасности, но и обладают биологической ценностью и хорошо сочетаются с другими компонентами продуктов. В Калининградском государственном техническом университете проведены исследования поликомпонентных мясных полуфабрикатов, приготовленных с добавлением природных антиоксидантов - экстрактов зеленого чая и розмарина. Установлено, что применение указанных антиоксидантов позволяет повысить качество продукции и значительно увеличить сроки годности замороженных полуфабрикатов при температуре хранения не выше минус 18 С [9, 111].
Важное место в питании детей занимают фруктовые и овощные соки и пюре, которые по питательной ценности почти не уступают свежим плодам, а по усвояемости даже превосходят их. Учитывая недостаток свежих плодов и овощей, особенно в зимне-весенний период, особое зна чение приобретают консервированные соки и пюре. Исследования, проведенные АМН РФ совместно с ВНИИКОП, по влиянию на здоровье и развитие детей до 1 года жизни соков и пюре промышленного производства показали, что их действие одинаково со свежими соками. Сотрудниками ВНИИКОП разработан способ и создана линия производства плодово-ягодного пюре для детского и диетического питания, позволяющий сохранить нативные термолобильные биологически активные вещества исходного сырья [73].
Решение задачи обеспечения круглогодичного сбалансированного питания детей всех возрастных категорий невозможно без широкого использования консервированных продуктов. Незаменимым источником необходимых для нормального развития детей веществ и энергии при производстве продуктов питания являются овощи и фрукты, в которых наличие большого количества биологически активных веществ сочетается с минимальной калорийностью [151]. Ассортимент консервов для индивидуального питания детей школьного возраста небольшой. В связи с этим, специалистами Краснодарского НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции разработано несколько видов консервов «Фруктовые супы», предназначенных для детей дошкольного и школьного возраста. По способности стимулировать пищеварение даже простые овощные супы превосходят соляную кислоту, назначаемую в лечебных и профилактических целях. Считается, что суп способен снижать риск появления рака, сердечных заболеваний. Использование консервированной продукции для питания детей позволяет также уменьшить сезонные колебания в потреблении витаминов, минеральных веществ, белков, жиров и углеводов [88].
В Воронежской государственной технологической академии проведены исследования о возможности применения новых видов полифункциональных добавок на основе соевых белковых препаратов и СОг-экстрактов пряностей в технологии производства пищевых продуктов, в частности рыбных и мясных полуфабрикатов [92]. Не менее важным источником белка является животное сырье.
В работах отечественных ученых Уголева A.M., Рогова И.А., Токаева Э.С. и других показаны новые тенденции развития технологии мясных продуктов с точки зрения адекватного питания, в частности отмечена необходимость включения в рацион питания малоусвояемых компонентов — пищевых волокон. Соединительная ткань мясных продуктов практически не утилизируется организмом человека, но положительно влияет на моторную функцию желудка и кишечника, состояние кишечной микрофлоры. В работах Л.В. Антиповой, И.А. Глотовой, А.И. Жаринова, Ч.Ю. Шамханова [4, 150] приведены современные представления о структуре соединительной ткани, аминокислотной последовательности участков полипептидной цепи; даны сведения о физико-химических, функционально-технологических и биологических свойствах коллагена и обоснована перспектива их применения в рецептурах пищевых продуктов, а также дан анализ методов и способов переработки коллагенсодержащего сырья - щелочных, кислотных, гидротермических, с использованием ряда химических веществ и ферментативных препаратов [74].
В Московском государственном университете прикладной биотехнологии исследовали влияние коллагенсодержащих белков и растворимых пищевых волокон на пищевую ценность мясных фаршевых консервов. Результаты эксперимента позволяют сделать вывод, что введение коллагенсодержащих белков и растворимых пищевых волокон способствует увеличению массовой доли белка, его перевариваемости и содержания незаменимых аминокислот, что позволяет рекомендовать разработанные консервы детям школьного возраста для повышения резистентности организма и общей сопротивляемости к неблагоприятным воздействиям внешней среды [15].
В рамках Всероссийской научно-педагогической школы по обработке сельскохозяйственного сырья сжиженными и сжатыми газами при КубГТУ впервые разработана технология обработки мясного сырья с высоким содержанием соединительных тканей в аппаратах под давлением диоксида углерода до 4,0-4,5 МПа, что позволяет положительным образом трансформировать коллагеновые соединения и повысить эластичность и нежность сырья [80].
Значительным резервом получения пищевых белковых гидролизатов для обогащения рыборастительных продуктов является совместная переработка зерновой фасоли, малоценной рыбы и вторичных ресурсов рыбной промышленности [12].
Ценным и перспективным источником комплекса биологически активных веществ являются семена тыквы. На кафедре технологии мясных и рыбных продуктов Кубанского государственного технологического университета разработана технология получения растительных добавок из семян тыквы и их использование в производстве мясорастительных колбас для функционального питания [21].
В Кубанском государственном технологическом университете разработана концепция повышения пищевой и биологической ценности рыборастительных продуктов за счет введения в их состав мяса рапаны черноморской, мяса мидии, сухого концентрата сывороточных белков, чечевичного белкового изолята. Предложены два взаимозаменяемых способа обработки (диоксидом углерода и смесью органических кислот) мяса рапаны черноморской, позволяющие увеличить степень деформации на 21-25 % и влагоудер-живающую способность на 11-12 % исходного сырья. Установлены режимы обработки мяса рапаны черноморской диоксидом углерода под давлением и смесью органических кислот [83].
Обоснование возможности использования смеси зерна нута и кукурузы и разработка технологии производства растительной добавки методом СОг-гомогенизации
При выборе объектов исследования, в качестве растительного сырья было решено использовать зерно нута и кукурузы в рецептурах полуфабрикатов для детей школьного возраста. Для получения растительной добавки из смеси зерна нута и кукурузы был исследован их общий химический, аминокислотный, жирнокислотный, витаминный и минеральный составы (таблица 3.1 -3.2).
Как видно из таблиц 3.1 и 3.2, зерно нута и кукурузы содержат в своем составе большой набор витаминов и минеральных веществ, моно- и полиненасыщенные жирные кислоты. Однако, белки нута и кукурузы являются неполноценными, т.к. содержат лимитирующие аминокислоты (зерно кукурузы - лизин - 53%, Треонин - 78%, зерно нута - метионин+цистин - 80%). Было высказано предположение, что в определенном соотношении зерно нута и кукурузы могут дать сбалансированный по химическому составу, пищевой и биологической ценности продукт. При моделировании наилучшего соотношения зерна нута и кукурузы для производства растительной добавки использовали разработанную на кафедре Технологии мясных и рыбных продуктов компьютерную программу Generic 2.0. В результате была получена рецептурная композиция, исключающая наличие лимитирующих аминокислот в продукте. Состав рецептурной композиции растительной добавки приведен в таблице 3.3.
В результате получено оптимальное соотношение зерна нута и кукурузы в смеси, составляющее 1:1,5, в котором аминокислоты зерна нута и кукурузы взаимно дополняют друг друга и дают биологически полноценный растительный белок.
Расчетные общий химический и аминокислотный составы рецептуры растительной добавки из смеси зерна нута и кукурузы, взятых в соотношении 1:1,5, приведены в таблицах 3.4-3.5, а номограммный аналог частных и общего критериев моделирования - на рисунках 3.1-3.2.
Расчетный жирнокислотный состав рецептуры растительной добавки из смеси зерна нута и кукурузы приведен в таблице 3.6, а номограммный аналог частных и общего критериев моделирования - на рисунке 3.3.
Расчетные значения витаминного и минерального составов рецептуры растительной добавки из смеси зерна нута и кукурузы приведены в таблицах 3.7 и 3.8, а номограммные аналоги частных и общих критериев моделирования - на рисунках 3.4 и 3.5.
Для комплексной оценки полученной рецептурной композиции выведен обобщенный критерий сбалансированности частных функций желательности, который наглядно отображает соответствие разработанной рецептуры задачам моделирования (таблица 3.9, рисунок 3.6).
Общеизвестно, что при обработке цельного зерна и получении муки или крупы по классическим технологиям происходят потери большого количества белков, витаминов минеральных веществ. С целью максимального сохранения питательных веществ и увеличения выхода для производства растительной добавки из смеси зерна нута и кукурузы (в соотношении 1:1,5) было использование диоксида углерода в различных фазовых состояниях.
Процесс СОг-гомогенизации осуществляется в два этапа: на первом этапе сырье насыщается жидким диоксидом углерода под давлением; на втором - давление резко сбрасывается и происходит разрушение структуры обрабатываемого сырья. Теоретической предпосылкой процесса С02-гомогенизации является резкое увеличение объема паров перегретого диоксида углерода внутри частиц обрабатываемой массы, что ведет к деформации и разрушению структуры клетки.
Научно-практические основы СС -технологии подготовки растительного сырья для производства продуктов питания базируются на использовании уникальных свойств диоксида углерода, позволяющих:
1) проводить переработку сырья при низких плюсовых температурах;
2) сократить время обработки и число технологических процессов;
3) снизить энергоемкость оборудования;
4) улучшить качество выпускаемой продукции;
5) обеспечить экологическую безопасность.
Измельчение растительного сырья при его подготовке к основным производственным процессам важно для достижения высокого качества конечного продукта. Основой для получения полуфабрикатов высокого качества является селективное разрушение, когда при заданных, регулируемых по величине и комбинаторности нагрузках исходный материал разрушается преимущественно по поверхностям взаимодействия компонентов, а продукт измельчения представляет собой полидисперсный полиморфный материал, легко разделяющийся как на фракции, так и по компонентному составу.
Учитывая размер зерна кукурузы и нута и его структуру, перед проведением процесса СОг-гомогенизации необходимо его дробление и лепеско-вание. Была проведена серия экспериментов по обработке предварительно подготовленного растительного сырья диоксидом углерода: диапазон давлений паров СОг в барокамере - от 2,9 до 6,0 МПа, продолжительность процесса насыщения сырья жидким диоксидом углерода — от 15 до 65 минут. Основным критерием оптимизации параметров обработки служил размер частиц полученной добавки после проведения процесса СОг-гомогенизации. В таблице 3.10 представлен план проведения эксперимента.
Из представленной диаграммы можно сделать вывод, что увеличение давления паров СОг в барокамере и продолжительности процесса насыщения предварительно подготовленной смеси зерна нута и кукурузы жидким диоксидом углерода приводит к уменьшению размера частиц получаемой растительной добавки. Однако, следует учитывать органолептйческие показателе полуфабрикатов, изготавливаемых с внесением полученной добавки. Очень мелкий размер частиц растительной добавки, сравнимый с размерами частиц муки, и очень крупный, сравнимый с размерами частиц крупы, негативно сказываются на консистенции, вкусе и цвете полуфабрикатов. Поэтому нами рекомендованы следующие параметры проведения процесса СОг-гомогенизации: давление паров СОг в барокамере 4,4-4,5 МПа, продолжительность процесса насыщения сырья жидким диоксидом углерода 40 минут. В результате проведения исследований разработана технологическая схема получения растительной добавки из смеси зерна нута и кукурузы, представленная на рисунке 3.8.
Совершенствование технологии и построение аппаратурно-технологической схемы процесса производства полуфабрикатов из растительного и животного сырья для функционального питания детей школьного возраста
Мясорастительные рубленые полуфабрикаты вырабатывают в охлажденном и замороженном виде.
Технология приготовления полуфабрикатов включает в себя прием и подготовку сырья и материалов, приготовление фарша, формование, панирование, упаковывание, охлаждение или замораживание, хранение и реализацию [11].
Подготовка сырья и материалов .
Сырье и материалы, используемые для изготовления полуфабрикатов, должны соответствовать гигиеническим требованиям безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов СанПиН 2.3.2.1078-01 (с дополнениями и изменениями), СанПиН 2.3.2.1324-03 и Методическим рекомендациям «Гигиена детей и подростков. Детское питание. Ассортимент и технология про 135 изводства кулинарной продукции для питания детей и подростков в организованных коллективах. Методические рекомендации» [131, 132].
Для изготовления полуфабрикатов используют мясо.в остывшем, охлажденном или размороженном виде, которое по качеству должно отвечать требованиям соответствующей нормативно-технической документации. Не допускается применение мясного сырья, замороженного более одного раза.
Замороженное в блоках мясное сырье размораживают на стационарных или передвижных стеллажах в камерах при температуре 5-15 С, относительной влажности 75-100 % и скорости движения воздуха 0,2-0,5 м/с в течение 10-12 ч (до достижения температуры в толще сырья 2-4 С).
По окончании размораживания мясо моют водопроводной водой температурой не выше 25 С, выдерживают 10 минут для стекания воды, взвешивают. Затем мясо страуса измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 16-25 мм в шрот. Подготовленный шрот погружают в раствор органических кислот на основе молочной сыворотки с рН=2,24, выдерживают в течение 25 минут для размягчения и увеличения влагосвязывающей способности, дают стечь 10 минут. Обработанное мясо страуса измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм, дозируют и направляют на приготовление фарша.
Зерно кукурузы инспектируют, производят гидротермическая обработка при температуре 40 С до достижения влажности зерна 15-16 %, отволаживают в течение 30 мин, измельчают на дежерминаторе, сортируют в просеивающей машине с выделением зародыша, дозируют. Зерно нута инспектируют, измельчают в дробилке до размеров частиц 2,5-3 мм, дозируют. Подготовленные крупы смешивают (в соотношении крупа нутажрупа кукурузы 1:1,5), расплющивают (лепесткуют) на вальцах до толщины 0,15-0,20 мм, взвешивают и загружают в стеклянный экстрактор в барокамеру, в которую затем подают жидкий диоксид углерода под давлением 4,4-4,5 МПа. Выдерживают в течение 40 минут для насыщения продукта СОг- При этом температура продукта понижается до 5 С. Насыщенную диоксидом углерода массу мгновенно перекачивают из барокамеры в приемный сборник, давление снижают до 0,2-0,3 МПа. В нем с помощью теплообменника температуру массы повышают до 10-15 С, а пары СО2 отводят в конденсатор и вновь включают в цикл обработки. Затем полученную добавку просушивают до достижения влажности не более 14%. Полученную растительную добавку вносят непосредственно в мешалку.
Хлеб пшеничный замачивают в молоке или воде питьевой и выдерживают несколько минут. Затем дозируют и направляют в фаршемешалку.
Соль поваренную используют в сухом виде, помолов № 0 и № 1, которую просеивают через сито с ячейками диаметром 1,2 мм с магнитоуловите-лем, дозируют и направляют в фаршемешалку.
Картофель моют в воде, сортируют, очищают от кожицы, инспектируют. Затем снова моют в воде, измельчают в сыром виде на волчке с диаметром отверстий решетки не более 3 мм, дозируют и направляют фаршемешалку.
Кочан свежей капусты очищают от покровных листьев, моют и высверливают кочерыжку. Листья капусты бланшируют в кипящей воде 3-4 минуты, охлаждают, пропускают через волчок с диаметром отверстий решетки нз более 3 мм, дозируют и направляют на приготовление фарша.
Морковь свежую моют, сортируют, обрезают остатки ботвы, очищают от кожицы и вторично моют, инспектируют. Подготовленную сырую морковь измельчают в сыром виде на волчке с диаметром отверстий решетки не более 3 мм, дозируют, направляют в фаршемешалку.
Лук репчатый свежий сортируют, обрезают концы лука и очищают. Затем промывают в холодной воде и измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 3 мм. Дозируют и направляют на приготовление фарша. Хранение измельченного лука более 30 минут не допускается.
Тыкву замачивают в ваннах, двукратно моют в моечной машине и инспектируют. Затем тыкву разрубают на куски, очищают; от коры вручную, удаляют семена и плодоножку. Подготовленную сырую тыкву измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки не более 3 мм, дозируют и направляют на приготовление фарша.
Меланж размораживают при комнатной температуре, дозируют и направляют на приготовление фарша. Хранение размороженного яичного меланжа осуществляется не более 30 мин.
Зелень петрушки сортируют. Затем зелень подвергают мойке в течение 5 мин. Мытую зелень рубят ножами (размер кусочков не более 5 мм), дозируют. Все операции проводят непосредственно перед закладкой в мешалку, чтобы время хранения нарезанной зелени не превышало 30 мин.
Сухари панировочные, инспектируют, просеивают и пропускают через магнитоуловитель. Дозируют и используют для панирования полуфабрикатов. !
Для технологических целей используют воду питьевую в сыром или кипяченом виде.
Приготовление фарша
Подготовленное сырье направляют в фаршемешалку для приготовления фарша мясорастительных рубленых полуфабрикатов в строгом соответствии с рецептурой в следующей последовательности: животное сырье, растительное сырье, зелень, соль пищевую, кукурузное масло, специи. Перемешивание производят в течение 6-8 мин до образования однородной массы. Для понижения температуры фарша при перемешивании в мешалку добавляют дробленый лед в количестве не более 20 % расходуемой воды; С целью исключения окислительных процессов при хранении продукта массу деаэрировают. Температура готового фарша не должна превышать 8-12 С.
Формование полуфабрикатов
Готовую фаршевую смесь формуют в зависимости от вида полуфабриката: котлеты «Николаевские» — массой 75±2,0 г овально-приплюснотой формы; крокеты «Школьные» — массой 50±2,0 г цилиндрической формы; биточки «Юность» - массой 50±2,0 г округлой формы.
Панирование полуфабрикатов Котлеты, крокеты и биточки укладывают на лоток, равномерно посыпанный панировочными сухарями с дальнейшей панировкой на поверхности. Лотки с панированными полуфабрикатами направляют на охлаждение или замораживание.
Охлаждение и замораживание полуфабрикатов
Охлаждение осуществляют в стационарных камерах на стеллажах при температуре от 0 до 4 С до достижения внутри полуфабриката температуры не выше 4±4 С.
Замораживание проводят в морозильных аппаратах при температуре (минус 30-hvfflHyc 35) С в течение 1,5 ч до достижения температуры внутри полуфабриката не выше минус 18 С.
Упаковывание и хранение полуфабрикатов
Охлажденные полуфабрикаты на лотках-вкладышах укладывают в ящики из гофрированного картона. Замороженные полуфабрикаты упаковывают по 10 штук в пакеты из полимерных материалов, разрешенных органами здравоохранения России для контакта с пищевыми продуктами. Пакеты с замороженными полуфабрикатами укладывают в ящики из гофрированного картона. Масса одного ящика с продукцией — не более 20 кг.
