автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Рациональные технологические режимы двухстадийной механической обработки мяся при производстве соленых продуктов из говядины

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности РГ8 ОД (ВНИИМП)

2 5 ДПР 1994

На правах рукописи УДК (637 62.039.519.711.3) .001.76

Комаров Валерий Львович

РАЦИОНАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ДВУХСТАДИЙНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЯСА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СОЛЕНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ГОВЯДИНЫ

Специальность 05.18.04 — технология мясных, молочных и

рыбных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва- 1994

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте мясной промышленности (ВНИИМП)

Научные руководители

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

— академик РАСХН, доктор технических наук, профессор ИВАШОВ В.И.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник АНДРЕЕНКОВ В. А.

— доктор технических наук, профессор

БОЛЬШАКОВ A.C. (МГАПБ]

— кандидат технических наук старший научный сотрудник КУЛИШЕВ Б.В. (НПО "Комплекс")

— Тульский мясоптицеком-бинат

Ж" с-ш^с

состоится " " С-С^К-С.'О__ 1994 год

ч. на заседании Специализированного советс К.020.62.001 Всероссийского научно-исследовательского инсти тута мясной промышленности по адресу: 109316, г .Москва ул.Талалихина 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке инсти

тутд

Автореферат разослан 1994 года

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат технических наук,

старший научный сотрудник A.H.3axapoi

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность рроб.темм.В период перехода страны к рыночной экономике возрастающее значение для мясной промылленности приобретает выпуск широкого ассортимента высококачественной и конкурентоспособной продукции.

Перспективным направлением развития интенсивных и ресурсосберегающих технологий является производство соленых мясопродуктов,пользующихся повышенным потребительским спросом во всем мире. Наибольший удельный вес среди них составляют продукты из свинины,в то время как говядину,в основном,используют для приготовления колбасных изделий.Расширение ассортимента продуктов из говядины позволит рационально использовать сырье,так как говядина составляет более половины всего объема мясного сырья,перерабатываемого в стране.

В настоянее Еремя соленые продукты из говядины производят в не-больпом количестве,что связано с отсутствием современного отечественного оборудования и технологий,учитывающих ряд специфических особенностей'сырья.Продукты из говядины,изготовленные по традиционной технологии,отличаются жесткой консистенцией и низкой сочностью.

Одним из возможных путей снижения жесткости мяса является применение предварительной механической игольной тендеризации с последующим тумблированием сырья при посоле.Изучению процесса тумбли-рования(массирования) посвящены многочисленные работы советских и зарубежных ученых: А.С.Большакова, В.Г.Борескоза, А.Г.Забашты, В.И.Ивашова,Г.Е.Лимонова,Е.Ф.Ореикина,И.А.Рогова,С.Fischer,R.Hamm, K.HoniV.el и др.В то же время процессу механической тендеризации не уделялось достаточного внимания.В опубликованных статьях нередко содержатся противоречивые данные, которые не позволяют однозначно оценить влияние различных видов механической обработки на интенсификацию процесса и качество готовой продукции.При выборе параметров механической обработки практически не учитываются механические свойства сырья,которые во многом предопределяют консистенцию готового продукта.Существующие инструментальные методы контроля механических характеристик мяса нуждаются в дальнейшем развитии и совершенствовании.

В связи с этим.научные исследования по разработке технологии соленых продуктов из говядины,изучению рациональных способов снижения жесткости сырья и определению оптимальных параметров процесса механической обработки с помощью инструментальных экспресс-методов являются актуальными.

Еель и азпачи ис<~лепонания-Пельи работы является разработка технологии копчено-вареного продукта из говядины с оптимизацией режимов дву¡[стадийной механической обработки (тендеризации и ТУМ7 блирования).

В соответствии с поставленной, целью решались следующие задачи:

- изучить влияние механической обработки на комплекс показателей качества,в том числе жесткость,мышечной ткани говядины, соленого полуфабриката и готового продукта;

- изучить условия и возможность применения классических методов механики биополимеров при определении жесткости мыпечной ткани в процессе механической .обработки для прогнозирования изменения консистенции готовых продуктов;

- разработать математическую модель процессов механической обработки;

- обосновать выбор вида и рациональные режимы двухстадийной механической обработки;

- разработать технологию и докунентацих> по производству копчено-вареной говядины с использованием двухстадийной механической обработки;

- проверить в производственных условиях разработанную технологию и утвердить "Временную технологическую инструкцию". Научная ноиипия раЯт-уг состоит "в развитии теоретических и практических положений биомеханики ияса и мясопродуктов,что позволило с помогцьм инструментальных методов прогнозировать изменение жесткости сырья в процессе двухстадийной механической обработки.В результате проведенных исследований.обоснована целесообразность применения классических методов механики биополимеров для определения жесткости мышечной ткани и готового продукта.

Разработана математическая модель процессов механической обработки , связывающая ее основные технологические параметры,и механические характеристики .обрабатываемого сырья. Впервые на основе разработанной математической модели предложен метод(адгоритк) расчета рацио^льных параметров двухстадийной механической обработки.Доказана эффективность использования данного метода при решении технологических задач,связанных с интенсификацией посола и улучшением качества готового продукта.

Предложен новый подход к созданию метода и прибора для инструментального контроля консистенции мяса в производственных условиях Определен характер изменений механических свойств двух различных по жесткости мышц говядины в зависимости от вида и интенсивности механической обработки.Проведен сравнительный анализ влияния игольной тендеризации и тумблирования на структуру мышечной ткани и качество готового продукта.

Достоверность результатов исследований подтверждается применением современного научного оборудования,оснащенного персональным компьютерен,соответствующих методик анализа,использованием методов математиче'ской статистики при обработке экспериментальных данных,их адекватностью теоретическим расчетам и сопоставимостью с результатами других авторов,а такхе результатами производственных испытаний.

Практическая ценность и реализация работу.Разработана технология копчено-вареного продукта из:. говядины. В основу предлагаемой технологии заложены рациональные режимы механической тендеризации 1 тумблирования.Утверждена "Временная технологическая инструкция ю производству говядины "Тульской" копчено-вареной с использова-шем двухстадийной механической обработки" . Технология апробиро'за-¡а в производственных условиях Тульского КПК и ЭККЗ БНИИМП.Разра® >отанная технология позволяет сократить обчум продолжительность сехнологического цикла,в топ числе процесса посола,уменьшить энер--етические и трудовые затраты,снизить себестоимость за счет эконо-ши мясного сырья,повысить качество готового продукта.

Предложен метод инструментального контроля консистенции мяса в 1роизводствениых условиях.Новизна технического решения подтверждена авторским свидетельством.Усовершенствованы методики определена механических свойств биоматериалов на УЙМ "Тиратест",автомати-¡ироЕан процесс получения и статистической обработки экспериментальных данных на основе'пакета прикладных программ ПЭВМ.

Апробация работи.Основиые результаты работы были представлены на Международных конгрессах научных работников мясной промышленности (Копенгаген,1989;Кульмбах,1991).Всесоюзных научно-технических конференциях: "Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики,Москва, 1390; "Качество сырья мясной промышленности,методы оценки и пути эффективного его использования", Москва,1990.

Объем лиссеотанми и публикации.Диссертация состоит из введения,пяти глав,выводов,списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на .... страницах машинописного текста и содержит. 14 таблиц,34 рисунка,122 наименования литературных источников.

По материалам диссертации опубликовано 7 работ,в том числе авторское свидетельство на изобретение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и практическое значение диссертационной работы для мясной промыаленности.

В обзоре литературы проанализированы научные достижения в технологии производства соленых продуктов из говядины,теоретические и практические аспекты процессов механической .тендеризации, тум-блирования и массирования,их влияние на качественные показатели сырья и готового продукта,а также рассмотрены направления развития инструментальных методов определения консистенции мяса.

Показано,что в специальной литературе не уделено достаточного внимания механической игольной тендеризации,как способу снижения жесткости говядины; отсутствуют математические модели процессов механической обработки,связывающие их основные технологические параметры и механические характеристики обрабатываемого сырья; существуют противоречивые рекомендации по выбору режимов механической обработки;известные инструментальные методы определения консистенции мяса часто не позволяют проводить экспрссс-кснтроль механических показателей в производственных условиях.

На основании проведенного анализа литературных данных сформулирована цель и задачи исследования.

В экспериментальной части описаны постановка эксперимента.методы исследований,обсуждены и обобщены результаты исследований, представлены данные промышленной апробации разработанной технологии и выводы.

В приложении приведены документы,подтверждающие завершенность работы: Временная технологическая инструкция по производству говядины "Тульской" копчено-вареной,расчет экономической эффективности,акты производственных испытаний и дегустаций,авторское свидетельство.

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА,ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили в лабораториях и ЭККЗ ВНИЙКП.на АО "МИКОМС" и Тульском мясолтицекомбинате в 4 этапа.

Ка первом этапе изучали влияние механической тендеризации и-тумблирования на показатели качества мяса.Одновременно осуществляли разработку инструментального метода определения механических свойств мышечной ткани.

На втором этапе на основе экспериментальных данных по разработанной методике была получена математическая модель процессов механической обработки,связывающая ее основные параметры и механические характеристики сырья.

05ьект исследования гобяЗина 1 котггорш, 2 суток после убоя, ■сР=1-4 о о, Рн б.с-б.г

леВая полутуш 12 прайм полупуша

ВыЗеленда кыш

¿мшегмая спинм 1, 2,3,4,5 Ллшиешая спины

ТрехглаЬод лопатки Трехглавая лапотки

опыта

конпроль

| опыт Ц_

Мехонииескод твнбвриэошп п=5-20ук/смг Е=0.5 (с)=0.002м Ь=0.02м Созргбание "С=г-& сут •¿=0-2 0 С 7ум5лироЬониз №300-600 циклов \=М53 м/с Г=30 н

ЗИ)5ШШ2Л4Л5Д6Л7Д&22,

Рис.1, Схема пробеЗзния эксперимзнгта Ь лабораторных условиях (иирроми обозначена опрз.Звлягмме показога/.и)

На третьем этапе по предложенному алгоритму с помощью математической модели был сделан выбор рационального вида и режима механической обработки.

На четвертой этапе по новой и традиционной технологиям были проведены опытные выработки копчено-вареных продуктов из говядины и сравнительный .анализ, их качества.

Для соблюдения идентичности условий проведения эксперимента и обеспечения сопоставимости полученных результатов выбирали туши бычков черно-пестрой породы в возрасте 18 месяцев,1 категории упитанности,причем правая полутука служила контролем,а левая -опытом.

Объектами исследования служили длиннейпая мышца спины и трехглавая мышца лопатки,полученные из охлажденных полутуа говядины через 2-ое суток после убоя,с величиной рН 6,0 - 6,2 и температурой 1° =+4°С,а также соленый полуфабрикат и готовый продукт.

Экспериментальные исследования проводили в лабораторных (1,2,3 этапы) и производственных условиях (4 этап) согласно схемам,представленным на рис.1 и 2. В качестве экспериментальной установки

ГобяЭика 1 кот,2 суш после убоя, t° =1-4° С, рН 6.0-6,Е

j Лв&оз полут/юи JflpaJa» полутуши

|-j oriam |

Мвленив mpsxeAaioa Hit

шадйзздомаадагг

[ контроль}-.

Нгхашческоя тенверизати п=10 укЛэте £=0.5 d=0.0G2 н h=C.02 и

Шприиебание:

рассол 6 количестве Ш к псссе caposi р± НСО кг/и3 0.052 шпрота нотрия, £5Х спчрра

ТунЗлироЬййиг 415л рсшма анадоз^сго ссспсиа к иксе сарсл.

=0.52 сТ1 "С =1-4 Ч.

■■ 4 = »5

х

ТумблирсБоние

(О =0.52 сТ

К,

L =1-8 и.

: 0.5

В»3ер»:ка б течение Ь=1в-24 ч, -|Ч~=5 cym j

Термическая o5pa5oirKCj охлахсение i ' —

Контроль каиесггЬа

5j6j 7j8j 9j 10il2;13j 18j i 9j 20] £1; gg (

"Тиратест"(Герма-

Puc,2 Схема пробебения эксперимента Ъ произЬсЗсггбекных услоЬиях,

использовали универсальную испытательную машину ния) с дополнительно изготовленными приспособлениями игольного i прессующего типа (Рис.3).

Проведение механических испытаний осуществляли в автоматическом режиме с помощью прикладных- программ "Циклическое сжатие". Исследовали влияние двух наиболее характерных процессов механической обработки: игольной механической тендеризации и тумблиро-вания на две мышцы,значительно различающиеся по жесткости m.Triceps brachii(TB) и ra.Long.dorsi(LD).

Каждую мышцу делили на несколько частей массой около 0,3 кг которые обрабатывали с различной интенсивностью механической тен деризации: 0;5;10;15;20 укол/см* или тумблирования:0;100;200;400 600 циклов. Отбор образцов для механических и других исследована осуществляли по интенсивности и виду механических воздействий.

Моделирование процесса тумблирования на экспериментальной ус' тановке выполняли в режиме циклического сжатия при уровне дефор мирования£=0.1,который соответствует реальным условиям технологи ческой обработки мяса в барабане. Длительность одного цикла сое

—Е

!1ШЕ!1

4

, 'ВИННИ1 7

Акт

; I 'И ' I г,н -Ы 13 С >"

N '3 I Г I

ОО0

Рис.3,

Схема экспериментальной успоноЬки 8ля мовелироЬания проиессоЬ механической обработки и'опреЭеления механических характеристик паса на ЬИМ 'Тиротгст*.

Ьстанина' 2-по96икная праберсо, 3-непо8Вижная гпраЬерса 4-силоизмеритзло, 5-сменмыз Зотолнитгльнмз приспособления: а) игольныа 5док Зла механической тенберизаша 5) схимоюитя плита Зля ггумолиробсмия,

6-поЭЗон Зля мяса 7-о5разеи мэса 8-5лок упроЬления с микро-ЗЕМ, 9-Зисплеи микро-ЗВЙ, Ю-принттер, Ц-ЭбухкоорЗиналньга самописеи

1вляла 12 с. и была обусловлена угловой скорость» вращения вала зоизводственной установки (№0,52с*1) .Процесс механической тен-гризации проводили при £=0.5.когда наблюдалось нарушение струк-гры мяса,однако потери мясного сока были незначительны. Опреде-гние механических свойств мяса осуществляли по диаграмме О - Е- и >ивым релаксации напряжения,как принято в биомеханике полимеров.

Результаты проведенных экспериментов позволили разработать медику и устройство для подготовки образцов к механическим испы-.ниям на УИМ "Тиратест".На основе изучения поведения мышечной ;ани под нагрузкой разработан инструментальный метод определе-;я механических свойств мяса,позволяющий контролировать их изменив во время технологического процесса. В ходе исследований оп-деляли следующие показатели качества сырья, соленого полуфабри-та. и готового продукта: величину рН(1) - рНметром "рН-150.2"; мпературу (2) - термометром¡потери массы(З) - взвешиванием об-зцов до и после обработки весовым методом; величину водосвязы-ющей способности(ВСС) (4) - по Грау и Хамму в модификации ИИМП; содержание влаги (5), хлорида натрия (6),жира (7),золы ),белка (9) - по стандартным методикам; величины напряжения атия,относительной деформации и модуля упругости(10), напряже-я релаксации(11),напряжения среза(12) и комплекс показателей

консистенции методом "анализа текстурного профиля" (13) - ка универсальной испытательной машине "Тиратест"; структурные изменения белков мяса (14)- методом собственной Флуоресценции белков; микроструктуру мяса (15) - на световом микроскопе КБИ-15; содержание оксипролина - по методу R.E.Neuman и И.A.Logan;разваривае-мость коллагена (17) - по методу В.И.Соловьева;микробиологичес-кую обсемененность (18) - по стандартной методике; выход продукта (19) - в % к массе несоленого сырья,весовым методом; органе-лептическуа оценку (20) - по пятибалльной системе; экономически! показатели (21) - по принятым методикам. Математическую обработ' ку (22) экспериментальных данных при 3-5 кратном повторе опы тов осуществляли методами'дисперсИонногО и регрессионного анали зов на персональном компьютере.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Й ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние механической тендеризации,тумблирования и сроков созрега ния на комплекс показателей качества мышечной ткани говядины

Изменение механических свойств (жесткости) говядины в ре зультате механической обработки и созреЕания изучали методами ms ханики биополимеров. Известно,что-жесткость биологических ткгше характеризуется диаграммой деформирования, Ö - £■ . • Располагг диаграммой "напряжение-деформация",легко определить целый ряд ме панических характеристик.

Анализ полученных диаграмм О - £• .характеризующих изменен! жесткости двух исследуемын мышц,показал,что с увеличением инте! сивности механических воздействий и сроков созревания расподозк ние кривых "напряжение-деформация" снижается,при этом скорость i снихения замедляется (рис.4).Показатель жесткости,определяем) как значение напряжения сжатия при относительной деформац: £=0.5,уменьшается до некоторого значения,соответствующего и следуемой мышце,рис.5.

Установлено,что жесткость контрольных образцов т.ТВ в 2 ра выше,чем m.LD. Влияние тумблирования на жесткость m.LD более в рааено,чем на т.ТВ. При тумбяировании с интенсивностью 400 и 6 циклов наблюдается незначительная разница мегду показателями же ткости m.LD,что объясняется завершением к этому моменту процес разрушения нативной структуры нышгчной ткани LD. Это подтве кдают результаты гистологических исследований. Значительные нар иения в структуре мышечной ткани а.ТВ отмечается только после 6 циклов тумблирования.

Эффект приненення механической тендеризации более выражен л жесткой трехглавой мышцы. Необратимое разрушение структуры т.ТЕ

/

it и) !jj

к # i J Л

У и® Л

Puc,4

Диаграммы деформирования мышечной ткани говядины в зависимости от коли«сгва циклов тумблировшшя (а) числа уколов механической тендеризации (б) . сроков созревания ^

А -А п,Triceps ЬгпсЫ

в-в n.Lo-g.cbrs: ■

о> 1Д'-комтрол»; ££'-100 ииклоС»; 3j3'-£00 uukaoSj 4j4'-400 5;5:-S00 иикл.с5.

о) Ijl'-KOMmpo.ADi 2j2'-5 ¥к/см~ t p ' -

ЙЗ'-Ш ук/сп-_) 4j4'-15 ук/crrj

5-20 ук/см^. 6) 5;Г-кснггроль(2 суток); S;2'-4 суток: 3i3'-o суток,

наблюдается при п=15 укол/см2. Механическая тендеризация (п-15' ук/см2) позволяет в 1.4 раза эффективнее и в 40 раз быстрее снизить жесткость мышечной ткани т.ТВ,по сравнению с тумблироганием (N=600 циклов).

Однако наблюдается несущественная разница во влиянии механической тендеризации и тумблирования на консистенцию rn.LV, которая считается нежной.Это позволяет предположить , что механическая тендеризация в большей степени влияет на соединительную ткань, которая в основном определяет жесткость мышц.

Характер изменения показателей жесткости деух мыпц в зависимости от интенсивности механической обработки в общем виде аналогичен и для процесса созревания. Снижение <50.в я.ТВ за 6 суток

<7(1.5 «По

Pue.5-

Изменение показателей жесткости мяса О npoueccs механической обработки и созреБония

í;i' - механическая гпгнбгризаиич

2)2'- myMu/.i-îpoDQHue

3)3'- созреЬание

л.-л. гч,Triceps brach» Г'-i .Lcng.dorsi

6 Тг-У~<

60,

g

I 50

I 40

S 30 Я

I

1 20 LU

lö

о

3 4

Рис,ó,

Злионуе механическое твнЗв-

и гг.упблиро&с^низ HiCi. раэЬсри&огкзс п» к о л л с з е к а,

1-контролэ j-j-n.Lofio.oiors¡

ES-r-í.TriCsps 'aroen: £-ме*аниивск-д тенЭериэбиии.

г,=10 ук/см-, 3-тум5/..иво0онув, N«600 иицАо&, 4 - м s s» иивс к as гпг н 5 г- р и з о.ии a + г"уп5 vjpoiïcj-ue.

1

созревания соответствует аналогичному показателю при тумблирова-нии несозревшего мяса с N=150 циклов или при механической тенде-риэации с п=3 ук/см2.

Способность мяса связывать и удерживать влагу в процессах технологической обработки предопределяет сочность продукта.С возрастанием интенсивности механической обработки потери мясного сока увеличиваются, причем у т.ТВ они в 1.5 раза выие, чем у m.LD. Потери мясного сока у обеих мыиц при механической тендеризации в 2.5 раза ниже, чем при тумблировании.Тумблирование вызывает резкое увеличение потерь мясного сока m.LD после 400 циклов обработ-ки(до 2.9%). Для га.ТВ наблюдается плавный рост потерь(до 4.2%) в зависимости от интенсивности тумблирования.. Механическая тендери-зация вызывает увеличение потерь мясного сока m.LD (до 1%) и т.ТВ (до 1.5%) при интенсивности обработки соответственно 40 ук/см2.

Полученные результат» согласуются с данными изменения механических показателей говядины, указывающими на то, что разрушение структуры m.LD происходит при N>=400 циклов и п>=10ук/см2, а т.ТВ соответственно N>=600 циклов и п>=15 ук/см2.

Установлено влияние уровней деформирования (от 0.1 до 0.3) образцов -мышечной ткани двух исследуемых мышц на потери мясного сока. Потери при £<=0.5 незначительны и не превышают 4.5% от начальной массы образца. Однако при £>0.5 происходит увеличение потерь в 4 раза, которое затем замедляется при 6=0.8, когда основная часть свободной влаги-отпрессована.

Анализ изменения ВГ.С в процессе механической обработки свидетельствует, что с увеличением интенсивности (продолжительности) тумблирования возрастает доля прочено связанной влаги. Тумблирование до N=400 циклов увеличивает ВСС m.LD на 5.5%. При тумблирова-нии га.ТВ наблюдается плавный рост ВВС на 2.5%. Тумблирование приводит к усилению образования мелкозернистой белковой массы, что вызывает рост ВСС за счет перехода в водную фазу большего числа миофибриллярных белков. Образующиеся при этом дополнительные гидрофильные группы достаточно прочно связывают и удерживают воду. Длительная интенсивная обработка (N>400 циклов) вызывает множественные локальные разрушения структурных элементов тканей, мяса, нарушение целостности мембранных образований, выход мелкозернистой массы в межволоконное пространство, изменение степени межмолекулярного взаимодействия белковых компонентов и, как результат, уменьшение SCC мясного сырья и .выхода готовой продукции. Механическая тендеризация, как кратковременный процесс (TMi=180 с), непосредственно не оказывает судественного влияния на изменение ВСС двух мышц, но в дальнейшем при тумблирсвании ускоряет вышеназванные процессы.

Для характеристики конформационных изменений структуры мысеч-

ных белков были определены максимумы спектра флуоресценции в процессе механической обработки. Полученные результаты показали, что механическая тендеризация не влияет на изменение максимума спектра флуоресценции. Тумблирование с М=100 — 400 циклов вызывает смещение максимума в длинноволновую область. Продолжение механических воздействий сопровождается сдвигом максимума в коротковолновую область. Сдвиг максимума в коротковолновую или длинноволновую область свидетельствует о наличии процессов коагуляции или денатурации соответственно.

Влияние механической обработки на состояние соединительной ткани говядины определяли по изменению развариваемости коллагена. После механической тендеризации и тумблирования коллаген становится менее устойчивым при тепловой обработке, что характеризуется его большим количеством,перешедшим в глютин(рис.6).

Как следует из полученных данных,механическая тендеризация вызывает более глубокие деструктивные изменения соединительно-тканных прослоек в т.ТВ, чем тумблирование. В то же время влияние двух видов механической обработки на т.ПЗ отличается незначительно.

При сравнительном анализе влияния механической тендеризации и тумблирования на консистенцию, установлено, что первая вызывает более глубокие изменения в структуре мяса на уровне пучков волокон и в основном влияет на соединительную ткань, практически не воздействуя на структуру мышечных белков.

Полученные результаты позволяют определить взаимосвязь между механическими, технологическими, физико-химическими и гистологическими' показателями мышечной ткани. Данные микроструктурного анализа подтверждают выводы о том, что тумблирование с интенсивностью 400 циклой и выше приводит к разрушению структуры rn.LD.HO оказывает значительно меньшее влияние на т.ТВ. Механическая тендеризация с п=15 ук/см2 приводит к разрушению структуры т.ТВ.

Анализ результатов бактериологических исследований показал, что механическая тендеризация незначительно повышает микробную обсемененность, которая в большей степени зависит от исходного состояния сырья, чем от дополнительного обсеменения микробами при обработке.

Разработка математической модели процессов механической обработки мяса

Моделирование влияния процессов механической обработки на механические характеристики мяса осуществляли на основе анализа диаграмм б - Ь мышечной ткани говядины(рис.4). В качестве аппрок-

симирующей зависимости криьых деформирования была использована экспонентциалькая функция вида

, ас . О = ь (е Н), (1)

где О - напряжение,кПа;

£ - относительная деформация;

й Р) - постоянные коэффициенты, значения которых зависят от механических свойств мяса.

Общий принцип построения математической модели процессов механической обработки на примере механической тендеризации т.ТВ представлен на рис.7.

На основе семейств кривых деформирования О - £- > построенных в зависимости от интенсивности механической тендеризации {рис.7а) были получены изодеформативные кривые (5-п; при фиксированных уровнях деформации : 0.3;0.4;0,45;0.5 (рис.76). Анализ полученных кривых показал, что они подобны и удовлетворительно описываются функцией подобия следующего вида (рис.7в)

¥(г>) Ч-Я пс-е"^п ( (2)

где Ч3 - Функция подобия;

Л 6 С" эмпирические коэффициенты, рассчитанные для каждого вида механической обработки и определенной мышцы.

Аналогичный подход в построении математической модели был использован для случаев тумблирования т.ТВ,тендеризации и тумблирования т.ЬБ.

Таким образом, математическая модель представляет собой произведение функций (1) и (2) аналитического выражения диаграммы 6-& и функции подобия, и связывает основные технологические параметры процессов механической обработки (п,Ы) с механическими характеристиками обрабатываемого сырья (<5;£.):

б(г.;п)=в(еа£ч№-йпсеЛ

математическая модель (За) тендеризации

математическая модель (36) тумблирования

Результаты моделирования для случаев механической тендеризации тумблирования т.1Л) и т. ТВ представлены в таблице 1.

Проверку адекватности математической модели проводили сравнением зависимостей, полученных расчетным путем с помощью соотношений (За) и (Зб) и экспериментально при различной интенсивности

<J.

rala

5 0,1 0.2 S3 0,4 с.)

Ü , кПо.

гоо

S

\ X

£ =0,43 Ь -0,4

I =0.5

1.0,

Oouiuoi принцип построения математической новели npoueccob rtexoHuuecKOCi оБроДотки (но, примерз ггвнОеризаиии ri.Triceps • ЬгасНЮ.

a) Зиазрамма Зв<уормироЬс«ниа мйшиа при пехсническои ■

гаенЗ«ри»ащм

5) изоЭе<роркапи6наз крийае,

b) безразмерная криЬая пособия.

0.5

о,г5

\ \ \

о S 10 15 £0 П, УК/см

ы

механических воздействий. Максимальное отклонение расчетных данных от экспериментальных составило 7.2%.

Математическая модель позволяет определить значение показателя жесткости сырья при ЕЫбранном уровне деформирования в зависимости от заданной интенсивности механической обработки. С другой стороны, существует возможность контролировать интенсивность или продолжительность механических воздействий по достижении требуемого уровня снижения жесткости мяса.

На основе анализа математической модели и результатов экспериментальных исследований установлено, что под влиянием механических воздействий показатель жесткости (Эо,5 уменьшается до уровня, когда дальнейшая обработка практически не улучшает консистенцию мяса. В связи с этим, применение математической модели для описания конкретного вида механической обработки определенной категории мышц ограничено значениями интенсивности (продолжительности)

о5рзЗ;чтки N Но/э&онуз Парг.м^ггрм кривых у- С П > = ) — А ♦ О^и ГгГ

йг >х/сн £ ' 0.5-кпа я кПэ т"-П1 А Г7!"' 1

1 < 1 3 4 3 Тнсгрз ЬгасП!! 0 30 15 ЕС- §03,8 J92.II 190.2 7.79 Ш ( 0.513 11.657 М93 1.53 0.СЭ1

ч и Г т 4* иопп, «от 0 5 10 13 159.9 Ш.4 151.4 1М.4 7.24 4.40 1 0.76 0.£с5 0 523 0.0475 0.116

МлйИ» N . А •У Ал V; : А ¥!•:< г-

а Й 1 3 4 5 4М £03 ■319 6 ■273.4 Р-кр, 7,75 6.57 1 олз 0.71 1.35 0.55 4.4х.

1' 4' 1 с г. Г; 100 сОО 403 ьйа 131.1 2С7.0 7,24 4,45 1 0.7.5 ¡«25 0.54 4,6? !

1 НазЪени^ г.кшиэ | ТЕМЕРИЭЛИИЯ ■

СГ 0.5, кЛэ <Р<.»-> ПШ "^ з &05ГШ, \ф(Н> Я» кПа ] '

165.9 ■ 1 0.554 | 17 1 1___1

1 1 ем 0 ¿24 } :а ! 544 ! С.523 1154 3£5

механических воздействии, вызывающих, разрушение первоначально« структуры мышечной ткани с точки зрения механики.

Определение указанных значений осуществлялось путем нахождения точки экстремума функции подобия (2) для каждого рассматриваемого случая. С помощью несложных математических преобразовать било пожучено аналитическое выражение, позволяющее рассчитать максимально допустимые значения интенсивности механической обработки:

(46)

Значение основных характеристик математической модели в точке

экстремума представлены в табл.2.

Как следует из данных.табл.2, для того чтобы максимально снизить жесткость т.ТВ необходимо применение механической тендериза-ции с интенсивностью 17 ук/см2 в течение 0.05 ч.(3 мин.) или тум-блирования в течение 6.58 ч.

Поэтому представляется целесообразным проведение двухстадий-ной механической обработки, предусматривающей на первой стадии: механическую тендеризацию, как процесс, предназначенный непосредственно для размягчения сырья и подготовки его к посолу; на второй стадии: тумблирование, как процесс,предусматривающий более мягкую механическую обработку, позволяющую улучшить комплекс показателей качества продукции, интенсифицировать посол й, в то хе время, дополнительно снизить жесткость сырья.

Однако,как показали проведенные исследования,при выборе рациональных параметров двухстадийной механической обработки необходимо учитывать потери мясного сока, вследствие глубоких нарушений в структуре нативной мышечной ткани.

Выбор рациональных параметров двухстадийной механической обработки

В результате проведенных исследований были выявлены две характерные особенности процессов механической обработки. Во-первых: с увеличением интенсивности механических воздействий скорость снижения показателя жесткости сырья'уменьшается до момента разрушения структуры мышечной ткани, когда дальнейшая обработка не улучшает консистенцию мяса. Вторая особенность была выявлена при анализе зависимости потерь мясного сока от интенсивности обработки. Было установлено, что с увеличением интенсивности механических воздействий потери также увеличиваются. Но начиная с момента нарушения структуры ткани, потери мясного сока резко возрастают.

Для анализа наблюдаемых явлений был проведен расчет .отношения изменения .показателя жесткости т.ТВ к приросту потерь массы в зависимости от интенсивности механической тендеризации.

Результаты расчета показывали, что до значения п=20 ук/см^ скорость снижения показателя жесткости превосходит интенсивность прироста потерь массы при механической тендеризации т.ТВ. Это означает, что оптимальной величиной интенсивности механической тендеризации т.ТВ является. 10 ук/смг, а ее превьшение будет вызывать быстрый рост потерь мясного сока, перекрывающий эффект тендеризации.

На основании полученных результатов были выбраны рациональные параметры двухстадийной механической обработки (рис.8).

С%5). кПа

зоо|-

£50

Oi

20( (7i

150

к

4

1

Г

j

fl I i i 1 i i i

1 1 1 . , i -u. i 1 i i i i

0Т« 2 3 т«« 4 5 6 гт7

Т, ч

Рис,8,

■ Изменение показателя жесткости тп,Triceps torachii Ь процессе тумблироЬония и ЭЬухстаЭианои механической обработки,

1-ту кодирование.,

2-мехо.нииеская тенаеризаииа +• тумблироЬание.

.1 стаЗия . II стаВия.

Согласно математической модели тумблирование позволяет снизить показатель зесткости т. ТВ за 1973 цикла,- что составляет 6.58 ч обработки (кривая 1). С другой стороны, . применение механической тендеризации на первой стадии обработки при оптимальной ин- . тенсивности 10 ук/см2 (T¡¡({=0.03 ч) снижает <5j до 209.3 кПа. Это соответствует тумблированм» с интенсивностью 823 цикла или про-долгительиостью (Д1Т) 2.75 ч.' (кривая 2). Таким образом, общая продолжительность двузстаДиййой механической обработки по сравнению с тумблированием сокращается на 2.75 ч.,т.е. в' 1.7 раза и составляет (/L,T т ) 3.88 ч. При этом продолжительность тумблиро-ианип на II стадии (Т| ) равна 3.83 ч, а интенсивность (NJ ) 1150 циклов.

На основе проведениях исследований и разработанной математической модели' предложен алгоритм расчета рациональных параметррз двухстадийной механической обработки, рис.3.

Влияние механической тендеризации и тумблирования на комплекс показателей качества соленого полуфабриката

Двухстадийная механическая обработка охазывает существенное влияние на ускорение биохимически* процессов в мясе при посоле и

Измерение мехонических характеристик исхоЭноэо-сироя С <£ > ; (у( 0.5 )

Выиисление = Т^- ЛТ,. ; 'Мд

■Г .'

. . . (

ЕьйоЗ на печато Проц ! Nд ; Тд |

Рис.9

Алгоритм расчета рациональных параметров бйухстаЭианос механическое оорао^гтхи

сопровождается структурными изменениями мышечных белков, что выражается в увеличении ВСС, максимума спектра флуоресценции (Лтд*) и уменьшении напряжения среза. Рассматривая изменение указанных показателей, можно наблюдать положительный эффект применения механической тендеризации на гидратационные,механические и биофизические свойства соленого мяса. Увеличение ВСС и Лтах объясняется более полным проникновением рассола внутрь мышечных волокон и появлением дополнительного количества гидрофильных центров за счет деструктивных изменений белков. Сравнивая изменение показателей качества соленого полуфабриката в процессе двухстадийной механической обработки и только тумблирования, можно отметить, что они в целом идентичны, но в первом случае эти изменения происходят быстрее и более выражены. Наилучшие показатели качес-

тва наблюдались у образцов, подвергнутых механической тендериза-ции с последующи тумблированием при посоле в течение 3 ч. Дальнейшая обработка приводила к ухудшению качества в результате нарушений структуры мышечной ткани.

Разработка технологии копчено-вареного продукта из говядины с применением механической тендеризации и тумблирования

Применение механической тендеризации по рациональным режимам в сочетании с тумблированием, исключая операцию шприцевания, позволяет разработать высокоэффективную ресурсосберегающую технологию соленых продуктов из мясного сырья повышенной жесткости. На основании проведенных исследований была разработана технология: "Говядина Тульская" копчено-вареная", включающая: подготовку сырья -механическую тендеризацию - тумблирование - выдержку (при производственной необходимости) - натирку пряно-ароматической смесью,перевязку шпагатом - термическую обработку - охлаждение, контроль качества, упаковку и реализацию.

Для проверки разработанной технологии и режимов механической обработки в условиях ЭККЗ" ВНЙИМП и Тульского МПК были проведены производственные испытания по выработке трех видов продукции,отличающейся по способам механической обработки:

1) механическая тендеризация + тумблирование;Т=3 ч);

2) тумблирование С[ =6 ч.);

3) мокрый посол (Т =120 ч.).

Проведенные комплексные исследования показателей качества готовых продуктов показали, что механическая тендеризация не оказывает существенного влияния на общий химический состав,но способствует более равномерному распределению хлорида натрия по всему объему образца. Исследование механических показателей, определенных инструментальным методом "анализа текстурного профиля" свидетельствует о значительном улучшении консистенции готового продукта, вырабатываемого с применением механической тендеризации. Показатели твердости, зесткости, резинистости и перегевываемо'сти имели минимальные значения: 139.8 кПа;24.5 хДх/мэ; 67.1кПа; 20.1 кДж/м3 у образцов, подвергнутых двухстадийной механической обработке в течений 3 ч.

Результаты органолептической оценки свидетельствуют о том, что опытные образцы отличаются сочностью и более нежной консистенцией. контрольные и опытные образцы имели следующие оценки (по

■5-балльной шкале): соответственно мокрый посол, тумблирование и тендериэация + тумблирование - сочность - 3.4;4.4;4.8; консистенция - 3.6;4.0 и 4.8; вкус - 3.6;4.4 и 4.5. Обдая к!!кробиальная обсемененность продукта изменяется незначительно и зависит от начальной обсемененности.

Выход "Говядины "Тульской" копчено-вареной" с использованием двухстадийной механической обработки составляет 85.0%, что на 2% више, чем при тумблировании и на 6% выше, чем при посоле заливкой рассолом.

Разработанная технология сокращает длительность производственного.цикла до 40 ч., позволяет снйзить себестоимость.замечет экономии мясного сырья и повысить качество готовой продукции. Предложенная технология апробирована на Тульском КПК. Утверждена Временная технологическая инструкция по производству гозядины "Тульской" копчено-вареной.

Экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 0.49 млн.руб. в государственных ценах 1991 года.

В Ы-Б О Я Ы

Г.На основании изучения механических свойств мышечной ткани классическими методами механики биополимеров разработан новый научно-обоснованный подход к выбору видов и рациональных режимов механической. обработки в технологии соленых "продуктов из говядины. Обоснована двухстадийная механическая обработка, которая предусматривает механическую игольную тендеризацию с последующим тум ■ блированием сырья в посоле без предварительной операции шприцевания. Длительность процесса посола сокращается в 2 раза в сравнении с одностадийной механической обработкой (тумблированием).

2.Доказана целесообразность применения классических методов механики биополимеров при определении хесткости мышечной ткани в процессе механической обработки для получения качественных готовых мясопродуктов с требуемой консистенцией, а также установления зависимостей между механическими и органолептическими свойствами мяса.

3.Разработаны математическая модель процессов механической обработки, связкваюцая ее основные технологические параметры и механические характеристики обрабатываемого сырья, и алгоритм • расчета рациональных режимов двухстадийной механической обработки.

4.Предложен метод инструментального контроля консистенции мяса в

производственных условиях. Усогерпенствованы методики определения механических свойств мяса,как биополимера. Новизна технического решения защидена авторским свидетельством.

¡.Определен характер изменений механических свойств двух различиях по жесткости мышц говядины в зависимости от вида и интенсиз-¡ости механической обработки. Проведен сравнительный анализ влия-шя механической игольной тендеризацик и тумблнрования на структуру мыиечной ткани. Определены изменения основных технологически показателей сырья в процессе механической обработки,, я так:«.? вменения показателей качества копчено-вареной говядины. Установлено, что качество готового продукта, приготовленного с учетом •ациокалышх режимов, двухстадийной механической обработки, удовлетворяет потребительским требования« к его консистенции и ссч-гости.

.На основании проведанных исследований разработана и апробирова-а з промышленных условиях высокоэффективная ресурсосберегающая ехнология копчено-вареного продукта V!з говядины с использова-ием рациональных режимов днухстадийной механической обработки, ключающей игольную тендеризацию и тумблирование. Утверждена Временная технологическая инструкция".

По теме диссертации опубликованы раьоты:

.Ивашов Б.И.,Андреенков В.А.,Комаров В.Л. Оценка свежести мяса а основе определения вязкоупругих свойств мышечной ткани:Мате-иалы 35 Международного конгресса по вопросам науки и технологии ясной промышленности.Дания.Копенгаген,1989.-с.595-598.

.Иваиов В.И.,Андреенков В.А.,Комаров В.Л.Структура и механичес-ие свойства мяса: Тезисы докладов на Всесоюзной конференции "Ка-гство сырья мясной промышленности .методы оценки и пути рацио-ального и эффективного его использования . "-М.: ВНИКИМП, 1990 .--с. 31.

.Ивашов В.И.,Андреенков В.Д.,Комаров В.Л.Оценка вязкоупругого оведения мышечной ткани как метод контроля длительности процес-1 массирования: Тезисы докладов на III Всесоюзной конференции Теоретические и практические аспекты применения методов ИМ". гМ. : ВНИКИМП, 1990.- с.99-100.'

. Ивавоз В.И.,Андреенков З.Й.,Хвыля С.И.,Комаров В.Л..Механика

поведения мышечной ткани мяса при массировании и тумблирова-нии:Материалы 37 Международного конгресса по вопросам науки и технологии мясной проиыаленнссти.Германия, Кульмбах, 1991 .-т.З.-с. 1051-1054.

5.Ивапов В.И..Андреенков В.А..Комаров В.Л. Инструментальные методы определения консистенции мяса: Обзорная информация.-М.: АгроНКИТЭИШШ, 1931.-36 с.

6.Файвишевский Ы.Л..Иванов В.Е. .Кармшюва Л.Ф.,Комаров В.Л. Влияние термообработки на прочность связи кости с прирезями мяса.// Молочная «мясная промышленность,1991,- Ы б.-с.б:

7.П.С. 1666949 CCCP.KKl! G01 N 33/12.Иваяоз В.И. .Андреенков В.А., Комаров В.Л. Способ контроля степени свежести мяса.-Опубл. 1991..-Б.И.Н28.

п - интенсивность механической тендеризации,количество уколов на

единицу поверхности образца мяса,укол/ск5; N - интенсивность тумблирования.количество циклов; Т - длительность цикла,е.; d -.диаметр иглы,мм; h - высота иглы,мм;

£■■ - относительная деформация образца при сжатии; Ö - напряжение сгатия.кПа;

- угловая скорость вращения вала производственной установки,с-1; Кз- коэффициент заполнения производственной установки; Утр- скорость дв«аения траверсы У1Ш "Тиратест", м/с; F - усилие сжатия,Н;

Т - продолжительность механической обработки,ч.; t°- температура сырья,"С; ■\fuä 'спектра флуоресценции;

ö^j- показатель жесткости или напряжение сжатия при уровне

относительной деформации 0.5,кПа; й,Ь - коэффициенты зкепонентциальной функции.апроксимируюцей кривые деформирования; &[-];Ь[иПзЗ; коэффициенты функции подобия () . Индексы

I;II -первая (тендеризация) и вторая (тумблирование) стадии двухстадийной механической обработки; доп. ,рац.-иаксимальнодопустимое и рациональное, значение;

Д -разница в продолжительности двухстадийной механической

обработки и тумблирования; Т - тумблирование; ИТ - механическая тендеризация.