Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы 8
1.1 Классификация пароконвектоматов 8
1.2 Технические и эксплуатационные параметры пароконвектоматов 13
1.3 Технологические возможности пароконвектоматов 15
1.4 Российский рынок мяса птицы 18
1.5 Химический состав и пищевая ценность мяса птицы 20
1.6 Физико-химические изменения в мясопродуктах в зависимости от способа тепловой обработки 25
1.7 Влияние вида теплового оборудования и способа нагрева на качество кулинарной продукции 31
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 36
Глава 2. Объекты и методы исследования 38
2.1 Выбор объектов и режимов тепловой обработки 38
2.2 Выбор показателей исследования 41
2.3 Методы исследований 43
Глава 3. Исследование технико-эксплуатационных параметров пароконвектоматов 49
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3 62
Глава 4. Разработка оптимальных режимов тепловой обработки различных групп кулинарной продукции в пароконвектомате ...64
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4 73
Глава 5. Влияние тепловой обработки в пароконвектомате на качество кулинарной продукции из мяса кур 75
5.1 Разработка технологии приготовления кулинарной продукции из мяса птицы в пароконвектомате 75
5.2 Изменение содержания сухих веществ в зависимости от режима тепловой обработки ...: 81
5.3 Изменение азотистых веществ в зависимости от режима тепловой обработки 84
5.3.1 Изменение содержания общего белка 84
5.3.2 Биологическая ценность жареного мяса кур 85
5.4 Изменение куриного жира при тепловой обработке 90
5.4.1 Изменение содержания жира в мясе кур
в зависимости от способа тепловой обработки 90
5.4.2 Изменение кислотного и перекисного чисел 91
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5 93
Глава 6. Рекомендации по тепловой обработке различных видов кулинарной продукции при приготовлении ее в пароконвектомате 95
Общие выводы 114
Список литературы
- Технические и эксплуатационные параметры пароконвектоматов
- Физико-химические изменения в мясопродуктах в зависимости от способа тепловой обработки
- Выбор показателей исследования
- Изменение содержания сухих веществ в зависимости от режима тепловой обработки
Введение к работе
Актуальность темы. Основная масса сырья при использовании его в предприятиях общественного питания подвергается тепловой обработке, которая оказывает значительное влияние на качество готовой продукции. От способа, режима нагрева, его продолжительности зависят санитарная безопасность, органолептические показатели, пищевая ценность, выход изделий.
Стабильность качества кулинарной продукции во многом определяется уровнем управляемости технологическим процессом. В свою очередь, уровень управляемости зависит от технико-эксплуатационных и технологических характеристик оборудования.
В последние годы на отечественном рынке появились пароконвектома-ты - универсальное тепловое оборудование с широким спектром функций, высокой степенью автоматизации, возможностью программирования технологического процесса. Пароконвектоматы предоставляют возможность задавать и контролировать температуру, влажность, скорость движения воздуха в рабочей камере, время тепловой обработки, что позволяет поднять технологический процесс приготовления пищи на новый уровень, стабилизировать качество продукции и обеспечить ее безопасность.
Практика показывает, что технологический процесс приготовления кулинарной продукции в пароконвектомате несколько отличается от традиционного, в частности, меняется температурно-влажностный режим, продолжительность тепловой обработки, последовательность операций; вносятся коррективы в рецептурный состав даже традиционных блюд. Кроме того, на выбор технологических параметров производства кулинарной продукции влияют также технико-эксплуатационные характеристики аппаратов. Рекомендации фирм-производителей оборудования носят ограниченный характер. Разработанные программы далеко не всегда подходят для отечественного сырья, для приготовления блюд отечественной кухни.
Для эффективного управления технологическим процессом приготовления продукции с использованием пароконвектомата необходимо накапли-
5 вать «банк» данных по оптимальным режимам тепловой обработки различных видов сырья и полуфабрикатов.
В связи с изложенным, исследование, направленное на разработку и обоснование технологии приготовления кулинарной продукции в парокон-вектомате, является актуальным.
Цели и задачи исследования. Целью данной работы является научное обоснование и определение оптимальных параметров технологических процессов приготовления кулинарной продукции массового спроса в парокон-вектоматах.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-изучить отечественный рынок пароконвектоматов и установить их классификационные признаки;
-исследовать технико-эксплуатационные и технологические параметры наиболее популярных на отечественном рынке пароконвектоматов с регулируемой и фиксированной влажностью;
подобрать гастроемкости в зависимости от вида обрабатываемого сырья;
установить максимальную загрузку рабочей камеры аппарата одноименной продукцией;
исследовать зависимость параметров технологического процесса от вида сырья, интенсивности загрузки аппарата и его технико-эксплуатационных характеристик;
-исследовать влияние тепловых режимов пароконвектомата на пищевую ценность мяса кур;
- разработать рекомендации по приготовлению кулинарной продукции
в пароконвектоматах.
Научная новизна диссертации определяется совокупностью полученных научных результатов, важнейшими из которых являются следующие:
6 ,
-определены технико-эксплуатационные характеристики (расход воды и электроэнергии, удельная потребляемая мощность, теплопотери и др.) для ряда моделей пароконвектоматов.
- установлены оптимальные параметры технологического процесса
(температура, влажность, время приготовления) для широкого спектра про
дукции массового спроса из круп, овощей, мяса, птицы, рыбы.
выявлена зависимость параметров кулинарной обработки продукции с технико-эксплуатационными характеристиками пароконвектоматов.
впервые получены данные о пищевой ценности мяса кур, подвергнутого тепловой обработке в пароконвектомате.
Достоверность и обоснованность научных положений подтверждается:
выбором современных методов исследования;
использованием современных методов обработки результатов исследования;
- широким обсуждением технико-эксплуатационных параметров,
функциональных и технологических возможностей пароконвектоматов; по
казателей качества готовой продукции, обработанной в пароконвектомате, в
печати, на научно- практических конференциях, мастер-классах.
Практическая значимость. Разработаны оптимальные режимы тепловой обработки кулинарной продукции в пароконвектомате, позволяющие интенсифицировать технологические процессы, повысить уровень управляемости ими.
Разработаны рекомендации по приготовлению в пароконвектомате широкого спектра кулинарной продукции.
На защиту выносятся:
-результаты исследований технико-эксплуатационных и технологических характеристик, наиболее востребованных на российском рынке пароконвектоматов;
- результаты исследования зависимости параметров кулинарной обработки продукции от технико-эксплуатационных характеристик пароконвек-томатов;
-результаты исследований влияния тепловых режимов пароконвекто-мата на пищевую ценность мяса птицы;
-рекомендации по тепловой обработке различных видов кулинарной продукции в пароконвектомате.
Апробация работы. Материалы работы доложены и обсуждены на
международной научной конференции «Пути повышения качества услуг общественного питания» (г. Саратов, декабрь 2005); на Всероссийском Форуме «Здоровое питание с рождения: медицина, образование, пищевые технологии» (г. Санкт-Петербург, 14-15 сентября 2006); на всероссийской конференции научно-технического творчества студентов ССУЗ (г. Тверь, ноябрь 2006). Основные положения диссертации доложены на семинаре для практических работников «Пароконвектоматы - универсальное тепловое оборудование для предприятий общественного питания» (г. Санкт-Петербург, ноябрь 2005); на семинарах по повышению квалификации преподавателей технологии приготовления пищи ССУЗ (г. Санкт-Петербург, апрель 2006, апрель 2007, СПЭТКП).
Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 7 работ, в том числе одна в издании рекомендованном ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 128 страниц основного текста, 32 таблицы и 16 рисунков.
Технические и эксплуатационные параметры пароконвектоматов
Анализ технических описаний и инструкций по использованию пароконвектоматов показал, что разные модели этого оборудования имеют существенные различия, как по эксплуатационным параметрам, так и по технологическим возможностям. Условно, все пароконвектоматы можно разделить на три группы.
К первой группе можно отнести наиболее простые модели пароконвектоматов с минимальным набором функций зарубежного и отечественного производства (Приложение 1). В ассортиментный ряд пароконвектоматов данной категории входят инжекторные и бойлерные модели на 6-10 уровней в электрическом или газовом исполнении. Как правило, это аппараты с фиксированной влажностью и электромеханической панелью управления. Отдельные модели могут быть снабжены режимом быстрого охлаждения рабочей камеры, датчиком температуры, ручным душем. Среди достоинств пароконвектоматов этой группы легкость в управлении, небольшие габариты, сравнительно низкая цена. Однако, они не всегда удобны в эксплуатации. Например, отсутствие системы автоматической мойки и ручного душа существенно затрудняет очистку рабочей камеры.
Ко второй группе относятся пароконвектоматы зарубежного производства, вместимостью на 6,10, иногда 20 уровней (Приложение 2). Большинство моделей оснащено электромеханическим управлением. Они интересны наличием дополнительных режимов, пошаговым регулированием влажности, возможностью программирования. Система полуавтоматической мойки облегчает уход за оборудованием.
К третьей группе относятся пароконвектоматы зарубежного производства, отличающиеся максимальным набором дополнительных функций, высоким уровнем автоматизации управления, сенсорным управлением, удобством эксплуатации, более совершенным дизайном и большим гарантийным сроком службы (Приложение 3). В комплект обязательно входят датчики температуры, ручной душ и другие устройства, облегчающие работу повара. Во всех моделях предусмотрено регулирование влажности в рабочей камере, как в ручном, так и в автоматическом режиме (система «климат - контроля» и т.п.). Наличие дополнительных программ и «рецептотек» позволяет получать продукцию с постоянным качеством независимо от квалификации персонала. Определенными недостатками данного оборудования являются высокие цены и достаточно сложное управление, требующее специальной подготовки персонала.
Для рационального использования пароконвектомата важно знать его характеристики. Основные технологические и эксплуатационные параметры, как правило, приводятся в инструкциях и паспортах [41, 42, 43, 44, 45]. При работе пароконвектомата расходуется значительное количество электроэнергии и воды. Производители указывают максимальные или усредненные значения этих показателей. Фактические затраты во многом зависят от режима приготовления, вида обрабатываемого продукта и др. Кроме того, работа любого вида теплового оборудования состоит из трех основных стадий: разогрев (выведение аппарата на рабочий режим), непосредственно приготовление кулинарных изделий, санитарная обработка. В пароконвектомате все эти стадии связаны с расходованием воды и электроэнергии. Размер этих затрат может оказать существенное влияние на экономическую целесообразность его использования. В настоящее время сведения об эксплуатационных параметрах пароконвектоматов в зависимости от стадии работы пароконвектомата и выбранного режима отсутствуют. Нет данных о влиянии конструктивных и эксплуатационных параметров различных моделей пароконвектоматов на качество готовой продукции. В связи с этим, сравнительные исследования основных параметров пароконвектоматов, относящихся к разным классам, представляют особый интерес.
Пароконвектоматы являются универсальным видом теплового оборудования. Они позволяют обрабатывать пищевые продукты в следующих режимах: варка на пару; варка в щадящем режиме; варка в режиме перегретого пара; конвекционная жарка; комбинированный паро-конвекционный режим (комби - режим).
Кроме этого пароконвектомат используют для вспомогательных спосо бов тепловой обработки: бланширования; размораживания, разогрева (реге нерации) блюд.
Анализ литературных данных и рекомендаций производителей показал, что использование пароконвектомата в некоторой степени меняет технологию, режимы приготовления и рецептурный состав кулинарной продукции. Для эффективного управления технологическим процессом приготовления продукции с использованием пароконвектомата необходимо накапливать информацию по оптимальным параметрам технологического процесса обработки различных видов сырья и полуфабрикатов.
Для приготовления в пароконвектомате используют сплошные (маркировка GN), перфорированные или сетчатые (маркировка GNP) гастроемкости различной высоты (типоразмера GN1\1, GN 2\3 и др.), решетки и другие приспособления, от правильного выбора которых часто зависит качество готовой продукции, например, в противне с высокими бортами (65 мм) изделия из теста пропекаются неравномерно.
Физико-химические изменения в мясопродуктах в зависимости от способа тепловой обработки
В процессе тепловой обработки продуктов животного происхождения в них происходит ряд физико-химических и химических изменений: размягчение продукта, изменение формы, объема, массы, цвета, пищевой ценности, структурно-механических характеристик, а также формирование вкуса и аромата.
Исследованиями, связанными с изучением влияния тепловой обработки на пищевую ценность продуктов животного происхождения, занимались Марх А., Хлебников В., Рогачев В., Грищенко И., Васюкова А. и др. Из анализа литературных данных установлено, что изменения мяса при нагревании зависят от его вида, возраста, условий обработки [16,28,69,71,103,108,]. Существенное влияние на пищевую и биологическую ценность мясопродуктов оказывают способ и режим тепловой обработки, в том числе температура нагрева и его продолжительность [13,73,74,125,131].
При нагревании в мясе происходят следующие процессы: денатурация и постденатурационные изменения мышечных белков; денатурация коллагена соединительной ткани; изменение аминокислотного состава; изменение липидов; взаимодействие между отдельными веществами.
Мясо характеризуется невысокой теплопроводностью. Перепад температур между центром изделий и поверхностными слоями составляет примерно 50С. Так, жареное мясо, достигшее кулинарной готовности и санитарной безопасности, имеет температуру внутри продукта 80...85С, на поверхности - 130...135С. Перепад температур возрастает с повышением температуры греющей среды и массы обжариваемого продукта.
При жарке крупных кусков мяса центральная часть достигает необходимой степени готовности после продолжительного нагревания. Поверхностные слои длительное время находятся под воздействием высоких температур, что вызывает значительные потери воды. Основная масса воды испаря ется, но часть ее выделяется в виде «сочка». Вместе с ним выделяются водорастворимые вещества. Потери массы сухих веществ, в основном, зависят от температуры греющей среды, температуры в центре изделия и размера куска мяса.
Изменения консистенции мяса при тепловой обработке связаны с изменениями мышечных и соединительнотканных белков, которые разнопла-ново влияют на качество готовой продукции. Тепловая денатурация мышечных белков начинается при достаточно низких температурах (30-3 5 С). При температуре 60...65С денатурирует до 92% солерастворимых и 93,5% водорастворимых белков [69,137]. Небольшая часть белков сохраняет свою растворимость даже при нагреве до температуры 100С и выше [4,89,149]. Основные белки соединительной ткани - коллаген и эластин в процессе тепловой обработки ведут себя по-разному. Эластин устойчив к нагреву. Коллаген, содержащийся в мясе, при нагревании в присутствии воды, претерпевает ряд изменений и в результате переходит в глютин. По достижении кулинарной готовности мяса в глютин переходит 20-45% коллагена[89,82,126]. Денатурация и последующая коагуляция мышечных белков уменьшают водосвязы-вающую способность мяса, повышают его плотность. Денатурация и дезагрегация коллагена, наоборот, увеличивают водосвязывающую способность мяса и существенно разрыхляют его структуру. Процессы денатурации и дезагрегации коллагена сравнительно длительны. Чтобы ускорить их мясо обычно обрабатывают при высоких температурах. Однако это приводит к значительным изменениям мышечных белков мяса и потерям его массы.
При тепловой обработке цвет мяса меняется в результате денатурации белка миоглобина. При температуре 65-70С образуется гемохром, придающий мясу коричневато-серую окраску. Полная денатурация миоглобина наступает при 80С [41,84,78]. Обычно принято считать изменение окраски внутри куска мяса мерой его готовности. В настоящее время о степени готовности мяса судят по температуре внутри куска (80...85С), определяемой с помощью различных термометров (датчиков, щупов и т.д.).
В процессе тепловой обработки несколько снижается биологическая ценность белков мяса за счет разрушения части аминокислот. Характер и интенсивность изменений зависит от вида аминокислоты, температуры нагрева и его продолжительности. Большинство авторов [25,72,77,90,151] считает, что разрушение аминокислот, как правило, наблюдается при продолжительном нагревании при высоких температурах. Однако, в работе Рогачева с сотрудниками [93] показано, что нагревание белков мяса птицы при температуре 110-115С вызывает разрушение цистина, лейцина, изолейцина, валина в пределах 5%, а при более высоких температурах нагрева (125-130С) существенных различий в содержании аминокислот в сыром мясе и мясе, подвергнутом тепловой обработке, не установлено. Аман М.Э.[2] установил, что при длительной тепловой обработке рыбы (120С) в ней существенно снизилось содержание метионина и цистина. Остальные аминокислоты остались без изменений.
При жарке мяса наиболее подвержен воздействию высоких температур лизин, аминогруппа которого взаимодействует с карбонильными группами восстановленных сахаров[72,90,113,127]. Эта реакция приводит к образованию темноокрашенных продуктов, особенно в поверхностных слоях мяса. Биологическая ценность поджаристой корочки ниже ценности центральных слоев.
Выбор показателей исследования
Исследования проводили в лабораториях кафедры технологии и организации питания ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский торгово-экономический институт», в технологической лаборатории Санкт-Петербургского экономико-технологического колледжа питания, в ветеринарной лаборатории Ленинградской области.
Определение основных технико-эксплуатационных, теплотехнических и аэродинамических характеристик пароконвектоматов осуществлялось на экспериментальном стенде, схема которого показана на рисунке 2.2.
1. измеритель тепловых потоков ИТП; 2. самописец КСП; 3. термоанемометр ТА-9; 4. пароконвектомат; 5. счетчик электрический; 6. счетчик расхода воды; 7. фильтр водяной
В состав стенда входило следующее оборудование: исследуемый паро-конвектомат, измерительные приборы, водяной фильтр, запорная арматура (на схеме не показана).
Измерение объема воды, использованной при работе пароконвектомата, осуществлялось универсальным одноструйным крыльчатым водосчетчиком типа СВК, класс точности 4%.
Измерение и регистрация температуры продукта и температуры в рабочей камере пароконвектомата осуществлялось двенадцатиканальным автоматическим потенциометром типа КСП с погрешностью 2С.
В качестве датчиков температуры использовались открытые термопары типа ТХК, класс точности 2%, погрешность измерения 2,5С, имеющие диаметр термоэлектродов 0,5 мм. Для измерения температурных полей на холостом ходу термопары закреплялись на специальной сетке, которая последовательно устанавливалась на измеряемый уровень в пространство между га-строемкостями. Данные термопар фиксировались на диаграммной ленте самописца КСП. После измерения температуры на каждом уровне проводилось графическое наложение результатов для получения среднестатистической картины температурного поля по всему объему рабочей камеры. Измерение температуры продуктов, подвергающихся тепловой обработке, осуществлялось посредством термопар, вставленных в центральную часть исследуемого образца.
Измерение скорости движения теплоносителя проводились термоанемометром типа ТА-9 посредством выносного датчика, работающего по принципу охлаждения воздушным потоком, что позволяет производить измерения скорости независимо от направления движения воздуха с погрешностью 0,05м/с. Датчик последовательно устанавливался в контрольных точках на соответствующем уровне рабочей камеры.
Тепловые потери в окружающее пространство измерялись с помощью измерителя плотности теплового потока типа ИТП, погрешность измерения Вт/м. Датчик измерителя устанавливался на расстоянии 0,5 мм от поверхности пароконвектомата в определенных точках.
Расход электроэнергии определялся с помощью трехфазного счетчика с погрешностью 0,02 кВт.
Для определения потерь массы при тепловой обработке и выхода готовых изделий использовались электронные весы GM - 3000. Готовые образцы охлаждались в закрытой посуде до температуры 18-20С и взвешивались с точностью до 0,1г. Отбор проб для физико-химических исследований мяса птицы проводился в соответствии с ГОСТ 4288-76. Определение массовой доли влаги. Содержание влаги определяли высушиванием навески продукта в сушильном шкафу при температуре 100-105 С до постоянной массы по ГОСТ 9793-73. Определение массовой доли белков. Массовую долю белков определяли по содержанию общего азота методом Кьельдаля по ГОСТ 25011-81. Определение массовой доли жира. Массовую долю жира определяли экс-тракционно-весовым методом Сокслета в модификации Рушковского. Определение кислотного и перекисного чисел. Определяли общепринятыми методами по ГОСТ 8285-74.
Определение аминокислотного состава. Аминокислотный состав определяли с помощью жидкостного хромотографа фирмы «Shimadzeu» модель 10 АВР.
Изменение содержания сухих веществ в зависимости от режима тепловой обработки
Анализ литературных данных показал, что в процессе тепловой обработки мясопродуктов происходит выпрессовывание влаги за счет денатурации мышечных белков и сваривания коллагена. Вместе с жидкостью из мяса удаляется часть растворимых веществ. Кроме того, при нагревании происходит частичное разложение веществ, входящих в состав продукта [7, 10, 13, 90, 150]. В связи с этим исследование влияния разных вариантов тепловой обработки на содержание сухих веществ в готовых изделиях представляется важным.
В ходе исследований определена массовая доля сухих веществ в сыром и термически обработанном мясе. Результаты исследований представлены в таблице 5.5 и на рисунке 5.3.
Данные таблицы 5.5 показывают, что в образцах, обработанных в паро-конвектомате по первому варианту, содержание сухих веществ составляет в среднем 30,4 %. Этот показатель несколько выше (на 2,8%), чем при традиционной жарке (29,5%), предположительно вследствие более щадящего термического воздействия во влажной среде. Напротив, в образцах, обработанных по второму варианту, содержание сухих веществ наименьшее (разница по сравнению с традиционным способом 4%). При жарке в этом режиме на первой стадии мясо подвергается нагреванию при достаточно высоких температурах (250С) без увлажнения, что вызывает повышенные потери влаги, особенно в поверхностных слоях.
Мясо птицы, в том числе кур, является одним из важных источников полноценного белка в питании человека. Изменения белка при тепловой обработке исследовались рядом отечественных и зарубежных авторов[8, 20,37,141, 143]. Имеющиеся данные говорят о том, что процесс денатурации белков, содержащихся в мясе, играет немаловажную роль в формировании качества готового продукта, а потери белка зависят от способа и режима тепловой обработки. В связи с этим для оценки разных способов тепловой обработки важно установить их влияние на величину потерь белка и аминокислотный состав.
В ходе исследований определено содержание общего азота в мясе сыром и подвергнутом разным вариантам тепловой обработки. Результаты экспериментов представлены в таблице 5.6 и на рисунке 5.3.
Массовую долю белка в экспериментальных и контрольных образцах определяли по массовой доле азота, умножая полученные величины на коэффициент 6,25 (табл.5.6).
Анализ полученных данных показал, что по сравнению с изделиями, приготовленными на плите, в экспериментальных образцах не происходит снижения содержания общего белка. В мясе птицы, приготовленном в паро-конвектомате по первому варианту, наблюдается даже некоторое его увеличение (на 2%).
Белки мяса птицы являются источником незаменимых аминокислот. Литературные данные свидетельствуют о том, что в процессе нагревания, независимо от способа проведения технологического процесса, происходит некоторое снижение общего количества аминокислот в белке, в том числе незаменимых [9, 36, 72, 77]. Как показали проведенные исследования тепловая обработка в пароконвектомате способствует увеличению концентрации белков в образцах. В связи с этим особый интерес представляет сравнительные исследования аминокислотного состава белков мяса птицы, приготовленного разными способами.
Результаты исследования аминокислотного состава мяса кур, подвергнутого разным вариантам тепловой обработки, представлены в виде среднеарифметических значений трех серий опытов (Р 0,05) в таблице 5.7.
