автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработать технологию продукта антианемического действия с использованием крови убойных животных

рГ Б ОД

Российская академия сельскохозяйственных наук в<ЗЕ^о1сЙйсккй*йАУЧно-исслЕдовАТЕЯьский ИНСТИТУТ

МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи УДК (613.292:616.155.194):637.661.03

ЛИСИНА Тамара Наумовна

РАЗРАБОТАТЬ ТЕХНОЛОГИЮ ПРОДУКТА АНТИАНЕМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРОВИ УБОЙНЫХ ЖИВОТНЫХ

Специальность 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных

продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998

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

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - Заслуженный деятель науки и техники РФ, Заслуженный работник пищевой индустрии РСФСР, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Российской инженерной академии М.Л. ФАЙВИШЕВСКИЙ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

заслуженный деятель науки и техники РФ, профессор, доктор технических наук В.И. Хлебников

кандидат технических наук Т.А. Рудинцева

Ведущая организация - ОАО "Комбинат мясной "Калачеевский"

Защита диссертации состоится "_"_1998 г. в_час. на

заседании диссертационного Совета Д.020.62.01 Всероссийского научно-исследовательскоп института мясной промышленности (ВНИИМП) по адресу: 109316, Москва, ул.Талалихина, 26.

Ваш отзыв (в двух экземплярах), заверенный печатью, просим направлять в адрес института.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИМП

Автореферат разослан "_"_1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

канд. техн. наук, с.н.с. А.Н. Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. По данным органов здравоохранения, примерно 30 % населения страны и особенно дети в той или иной степени подвержены железодефицитным анемическим заболеваниям. В связи с этим разработка технологии продукта питания, обогащенного железом, представляет собой актуальную проблему, решение которой будет способствовать лечению и профилактике железодефицита у населения всех возрастных групп. Главным фактором, определяющим лечебную эффективность создаваемого продукта, является входящий в его состав железосодержащий компонент, в качестве которого может быть использована кровь убойных животных, содержащая железо в хорошо усвояемой гемовой форме, витамины группы В и минеральные соли, отличающаяся высоким содержанием лизина.

Потребность в продуктах лечебно-профилактического назначения, обогащенных железом, наличие значительных ресурсов крови убойных животных, отсутствие современного технологического решения по выработке продуктов лечебно-профилактического назначения с ее использованием обусловливают разработку новых научных подходов по созданию безотходной интенсивной технологии переработки данного сырья на эти цели. Одним из путей решения указанной проблемы является применение метода интегральной обработки сырья, что достигается при использовании варочной экструзии, которая до настоящего времени не находила применения в мясной промышленности нашей страны.

Решение задач, поставленных в работе, базируется на фундаментальных трудах и исследованиях ряда отечественных и зарубежных ученых: Винниковой Л.Г., Высоцкого В.Г., Горбатова A.B., Жушмана А.И., Либермана С.Г., Миллера, Пожариской Л.С., Станлея, Степанова В.И., Суханова Ю.С., Токаева Э.С., Файвишевского М.Л, , Хотим-ченко С.А., и др.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка научно-обоснованной технологии антианемического продукта питания на основе крови убойных животных экструэионным методом. В соответствии с поставленной целью определены для решения следующие задачи:

• разработать рецептурный состав и режимы получения комбинированного продукта антианемического назначения;

• изучить основные характеристики, физико-химические свойства, микроструктуру, микробиологические показатели разработанного продукта;

• изучить медико-биологические характеристики разработанного продукта;

• разработать технологический процесс производства продукта антианемического назначения с кровью убойных животных экструзионным методом.

Научная новизна. Установлены закономерности влияния основных технологически х параметров экструзии на функциональные свойства экструдатов с кровью убойных животных. Получено эмпирическое уравнение, описывающее зависимость объемной массы экструдата от основных параметров процесса обработки рецептурной смеси, содержащей различное количество сухой крови. Доказано, что разработанные режимы экструзи-онной обработки сырья обеспечивают инактивацию патогенной микрофлоры, получение стерильного высокорастворимого пористого продукта, обладающего повышенной лечебной эффективностью за счет хорошей всасываемости содержащегося в нем гемового железа. Выявлена целесообразность и эффективность использования полученного продукта для профилактики железодефицитных состояний (особенно латентного дефицита железа) и в лечении железодефицитной анемии в комплексе с лекарственными формами препаратов железа. Научная новизна работы подтверждается патентом СССР № 1836826 на "Способ производства готовых завтраков из зерновых".

Практическая значимость работы и реализация результатов. На основе исследований разработана принципиально новая технология комбинированного антианемического продукта питания с использованием крови убойных животных методом варочной экструзии. Разработана и утверждена НТД на производство данного продукта: ТУ 10.02.01.158-92 "Экстругем. Технические условия". Проданы две лицензии на производство продукта экстругем. ОАО "Смолмясо" освоена его промышленная выработка.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на:

38-м Международном Конгрессе по науке и технологии (Клермонд-Ферранд, Франция, 1992 г.); 4-й Международной научной конференции в Югославии (ноябрь 1993 г.); Международной выставке Инпродмаш, Выставочный комплекс на Красной Пресне, (Москва, 2-7 октября 1995 г.); Научно-теоретической конференции "Научные основы прогрессивных технологий хранения и переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания человека", (Углич, 9-12 октября 1995 г.); Международной научно-технической конференции "Пища, экология, че-

ловек", (Москва, 4-6 декабря 1995 г.); Научно-практической конференции "Прогрессивные экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности" по направлению "Системы технологических процессов и системы машин для пищевой и перерабатывающей АПК", (Углич, 21 -24 октября 1997 г.)

По результатам экспозиции в 199.5 г. работа удостоена медали "Лауреат ВВЦ".

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 10 работ и получен патент СССР № 1836826 (заявка № 4949944).

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и 6 приложений. Содержание работы изложено на 88 страницах машинописного текста. В работе 20 таблиц, 12 рисунков. Список литературы включает 207 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Автор выносит на защиту:

•обоснование и проектирование рецептур антианемического продукга на основе пищевой крови убойных животных и растительного сырья;

•зависимость физико-химических характеристик разработанного продукта с кровью убойных животных от технологических параметров процесса экструзии;

•результаты исследований по изучению влияния предложенных режимов экспедирования на микробиологические показатели, микроструктуру и пищевую ценность продукта;

•результаты исследований антианемической эффективности и клинической апробации разработанного продукта.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и задачи исследований.

В первой главе дан обзор литературы, раскрывающей роль железа в питании человека, оценку крови как источника высокоусвояемого железа, анализ существующих способов производства и оценку эффективности препаратов для лечения железодефицитных

состояний, показаны преимущества экструзионного метода переработки растительного и животного сырья.

Во второй главе описаны организация проведения исследований, объект и методы исследований.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований по обоснованию и разработке рецептурного состава и режимов получения комбинированного антианемического продукта.

В четвертой главе даны результаты медико-биологических исследований разработанного продукта и его клинические испытания.

В пятой главе представлено аппаратурно-технологическое оформление производства антианемического продукта.

В шестой главе приведена производственная проверка и экономическая эффективность его выпуска.

В заключение даны выводы по выполненной работе.

В приложении представлены копии документов, подтверждающие завершенность работы:

•патент СССР 1836826 (заявка 4949944) "Способ производства готовых завтраков из зерновых";

•ТУ 10.02.01.158-92 "Экстругем. Технические условия";

• решения Комитета РФ по патентам и товарным знакам (Роспатент) о регистрации передачи права на использование изобретения по заявке № 4949944 "Способ производства готовых завтраков из зерновых" Калачеевскому (от 20.10.93 г.№ 1382/93) и Смоленскому (от 09.11.93 г. № 1401/93) мясокомбинатам;

•основные технико-экономические показатели производства антианемическогс продукта экстругем;

•акт о проведенных работах по выработке экструдированных продуктов с исполь зованием черного пищевого альбумина.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Эксперименты проводились во ВНИИ мясной промышленности, ВНИИ пищевсн биотехнологии, ВНИИ пищеконцентратной промышленности и специальной пищево] технологии, Институте питания РАМН, ВНИИ технологии кровезаменителей и гормо нальпых препаратов.

Автор выражает огромную благодарность ученым и сотрудникам этих организаций за оказанную помощь в проведении исследований.

В качестве объектов исследований использовали черный пищевой альбумин (ТУ 10.02.01.174-93), муку пшеничную (ГОСТ 16439-70), крахмал кукурузный (ГОСТ 7697-82), молоко сухое (ГОСТ 4495-87), сахар-песок (ГОСТ 21-78), железо(И) сернокислое 7-водное х.ч. (ГОСТ 4148-78), готовые продуты, выработанные экструзи-онным методом.

Организация исследований осуществлялась по схеме, представленной на рис.1.

Рис. 1. Схема проведения эксперимента

Экструзионную обработку смеси сырья проводили на двухшнековом лабораторном экструдере марки Континуа 37 М9 фирмы Werner und Pfleiderer (Германия). Повторность опытов 5-кратная. Аминокислотный состав белков сырья и готовой продукции определяли на аминокислотном анализаторе "Альфа" фирмы LKB (Швеция). Определение содержания влаги, белка, жира, золы, редуцирующих и инертных Сахаров (моно- и дисахари-дов), клетчатки, крахмала, декстринов, пестицидов, минерального состава (в т.ч. макро-.

микроэлементов) проводили по общепринятым методикам. Для определения физико-химических характеристик экструдатов (насыпной массы, размера гранул, коэффициента расширения) использовали общепринятые методы. Показатель растворимости готового продукта оценивали по методу Шоха (1960), динамической вязкости - на ротационном вискозиметре. Микроструктуру образцов изучали по срезам, полученным на замораживающем микротоме-криостате МК-25 под световым микроскопом ,1еяоуа1 (Германия). Микробиологические показатели оценивали по ГОСТ 9225-84. Медико-биологические показатели готового продукта (биологическую ценность и антианемическую эффективность) изучали на лабораторных животных, лечебную эффективность - путем проведения клинических испытаний в Институте питания РАМН.

Результаты эксперимента обрабатывали на основе общепринятых математических методов регрессивного и корреляционного анализа на ЭВМ. Повторность опытов - пятикратная.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Разработка рецептурного состава и режимов получения комбинированных продуктов антианемического действия

При конструировании экструзионного продукта антианемического действия были подобраны компоненты сырья по принципу комплементарности аминокислотного состава с учетом необходимости присутствия железосодержащего компонента в усвояемой форме:

• кровь убойных животных (черный пищевой альбумин) - источник гемово-го железа и белков с полным набором незаменимых аминокислот;

• сухое молоко - источник биологически полноценных белков, сбалансированных по аминокислотному составу;

• крахмал кукурузный - источник крахмала, применяемого для диетического питания детей и взрослых, улучшает упруго-эластичные свойства пшеничной муки: по органолептическим характеристикам экструзионный продукт с кукурузным крахмалом более нежный;

• мука пшеничная - традиционный продукт питания, богата крахмалом и белками растительного происхождения;

• сахар - вкусовая добавка;

• ванилин - вкусовая добавка;

• железо (II) сернокислое 7-водное, х.ч.

В ходе предварительных исследований количество сухой крови (черного пищевого альбумина) было ограничено 8 %, так как большее ее введение в продукт приводит к ухудшению органолептических показателей; содержание сахара составило 5 % из-за реакции мелоидинобразованця в процессе экструзии.

На основании результатов изучения биологической ценности и содержания железа были отобраны следующие рецептуры продукта(рис.2).

100% 90%. 80%> 70% 60%. 50%« 40%« 30%. 20%. 10%. 0%.

25,5

Рецептура 1

Рецептура 2

Рецептура 3

В Железо,%

□ Сахар, %

□ Мол око,% □Альбумин,%

□ Крахмал,%

□ Мука,%

Рис.2 Соотношение компонентов сырья в рецептурных смесях

По отобранным рецептурным смесям были выработаны экспериментальные образцы экструдатов, изучен их химический состав и определена энергетическая ценность

у

(табл.1).

Таблица 1

Химический состав экструдировамных продуктов

Экструдат Массовая доля, % Энергетическая ценность, ккал

влаги белка жира углеводов золы железа, мг%

1 5,0 12,16 2,5 79,37 0,97 2,95 343

2 5,0 15,05 1,95 76,96 1,04 5,11 340

3 5,0 12,15 2,49 79,28 1,08 19,15 343

Контрольный 5,0 11,4 1,2 81,9 .0,5 1,2 334

Как видно из табл.1, экструдаты, обогащенные компонентами животного проис-

хождения, имеют в своем составе белка на 0,75 - 3,65 % больше, чем в контрольном экс-трудате из пшеничной муки. Увеличение количества сухой крови (черного пищевого альбумина) при некотором уменьшении количества сухого молока (рецептура 2) обеспечивает наибольшее содержание белка в готовом продукте (15,05 %).

По количеству железа рецептуры 1, 2, 3 превышают контроль на 1,75 - 17,95 мг%, причем доля гемового железа (рецептуры 1, 2, обогащенные только гемовым железом) -на 1,75 - 3,91 мг%.

Биологическую ценность разработанных рецептурных смесей оценивали по величине аминокислотного скора (метод Черникова М.П.) - табл.2.

Таблица 2

Биологическая ценность экструдировамных продуктов

Показатель Шкала ФАО/ВОЗ Экструдат Контроль

1 2 3

Аминокислота: валин 5,0 4,6/91,7х 4,9/97,4 4,6/91,7 4,1/82,6

юолейцин 4,0 3,2/80,6 2,5/61,6 3,2/80,6 3,8/94,3

лейцин 7,0 8,1/115,1 8,5/121,2 8,1/115,1 7,1/101,0

лизин 5,5 4,1/73,3 4,8/86,6 4,1/73,8 2,2/39,9

метиошш +ЦИСТИН 3,5 2,7/76,7 2,5/70,5 2,7/76,7 3,1/88,5

треонин 4,0 3,4/83,6 3,6/88,9 3,4/84,0 2,7/68,2

триптофан 1,0 0,8/83,5 0,8/76,1 0,8/83,4 0,9/87,7

фенилаланин +тирозин 6,0 7,3/122,0 7,4/123,5 7,3/122,0 6,6/109,7

1РАС, % 137,4 234,81 137,18 352,68

КРАС = ХРАС/8, % 17,2 29,4 17,1 44,1

Б.Ц. = 100 -КРАС, % 82,8 70,6 82,9 55,9

х) для всех показателей числитель - массовые доли аминокислот, г/100 г белка, знаменатель - значения аминокислотного скора.

Анализ литературных данных показал, что качество экструдатов зависит от свойств сырья и от параметров процесса экструзии.

На основании экспертного ранжирования были выбраны:

• технологические параметры процесса: смесь сырья (черный пищевой альбумин, сухое молоко, сахар, крахмал кукурузный, мука пшеничная), массовая доля в рецептуре сухой крови, температура экструзии и давление экструзии;

• критерии оценки качества конечного продукта: объемная масса (ш,, кг/м3) экструдатов и их органолептические показатели.

В результате был составлен план трехфакторного эксперимента Хартли, где выбранные параметры имели следующие интервалы варьирования (табл.3).

Таблица 3

План трехфакторного эксперимента

Фактор Единица измерения Обозначение Уровень Центр эксперимента Шаг варьирования

нижний верхний

Массовая доля сухой крови в рецептуре % X, 4 8 6 1

Температура экструзии 4С х2 170 190 180 5

Давление экструзии МПа X, 1.5 2.5 2,0 0.25

Реализация плана эксперимента и последующая математическая обработка полученных данных позволили получить следующее уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс экструзии смеси сухой крови, сухого молока, сахара, крахмала кукурузного, муки пшеничной.

ш, = 5907 - 5,ЗХ, - 52,2Х: - 1089,5Х3 + 0,408Х,! + 0,144Х2 2 + 260,4Х3 2

Анализ коэффициентов уравнения показывает, что на объемную массу экструдатов наибольшее влияние оказывает давление и температура в зоне обработки и в значительно меньшей степени массовая доля черного пищевого альбумина (сухой крови) в рецептуре продукта.

Г-.-Т-Д

О I I I I I I I | | I I I I I I 1 I I I I I

* ^ и> и> «Г <о г-"

Концентрация, %

-•-170 -»-175 —180 185 -*-190

Рис.3. Зависимость объемной массы зкструдата от концентрации черного пищевого альбумина при давлении в зоне обработки 2,25 МПа

Из представленного на рис.3 графика зависимости изменения объемной массы зкструдата от концентрации черного пищевого альбумина в рецептурной смеси при различной температуре в зоне обработки следует, что доля вводимого альбумина в рецептурную смесь в пределах 4 - 8 % незначительно влияет на величину объемной массы экструдата. Данное утверждение справедливо для изученного интервала температур и объясняется следующим.

Известно, что эластичные свойства экструдируемой смеси связаны с содержанием в ней крахмала. Установлено, что суммарное содержание белковых добавок в смеси сырья свыше 20 % приводит к меньшей способности "расплава биополимеров" к деформации перегретым паром на выходе из матрицы экструдера и, следовательно, меньшей способности к расширению. Экспериментально определено, что исходя из органолептиче-ских показателей, оптимальных биологической ценности и содержания железа в продукте, разработанные рецептуры содержат от 4 до 8 % сухой крови, а суммарное количество некрахмалосодержащих добавок в виде сухой крови, сухого молока, сахара составляют 15 -1 б % от массы сырья.

к

Я) X

X

®

.0 to О

140 120 100 80 60 40 20

О N t «О СО О

03 СО СО 03 СО СП

Температура, °С

-•-1,5 -»-1,75

• - 2,25 -»-2,5

Рис.4. Зависимость объемной массы экструдата от температуры экструзии в зоне обработки при концентрации черного пищевого альбумина 4 'А.

Анализ изменения объемной массы экструдата в зависимости от температуры в зоне обработки (рис. 4) показывает, что наименьшее значение она имеет при температуре 180...181 °С. Это справедливо при давлении в зоне обработки в рассматриваемом интервале - 1,5...2,5 МПа.

Объемная масса экструдата при повышении давления в зоне обработки снижается, достигая минимума при давлении 2,0—2,1 МПа, а затем возрастает (рис.5), что обусловлено, по-видимому, следующими соображениями.

Рост объемной массы при давлении выше 2,0 МПа и температуре выше 180 °С можно объяснить более интенсивно протекающей реакцией Майяра. Экструдаты упрочняются, снижается их пористость и, следовательно, увеличивается объемная масса. При небольших значениях давления (1,5 МПа и ниже) процесс экструзии не достигает завершения: смеси биополимеров не проплавляются. На выходе из матрицы экструдера не происходит взрыва крахмальных зерен, поэтому продукт получается низкопористый и его объемная масса намного выше предельно допустимых значений для сухих завтраков из традиционного сырья.

I I I I I I > I ■ ■»■ I I I I I I I I » I I

ОЬООФСЧт-ОО^Ю

т-" т-" »-" N N <4 N М

Давление, МПа

—♦—170 —■—175 -*-180 < 185 —*—190

Рис.5. Зависимость объемной массы экструдата от давления экструзии в зоне обработки при концентрации черного пищевого альбумина 4 %.

Температура, °С

Рис.6. Зависимость объемной массы зкструдата от давления и температуры экструзии в зоне обработки при концентрации черного пищевого альбумина 4%

Интегральная зависимость объемной массы экструдата от параметров процесса экструзионной обработки, представленная на рис. 6, дает возможность определить параметры процесса, обеспечивающие получение продукта наилучшего качества.

В соответствии с уравнением регрессии минимальная объемная масса составляет 26 кг/м3 при концентрации сухой крови 6,5 %, температуре 181° С и давлении 2,1 МПа.

Реализация плана эксперимента подтвердила, что минимальная объемная масса экструдата (29 - 32 кг/м3) обеспечивается при давлении и температуре в зоне обработки соответственно 2,0 МПа и 180 °С и концентрации черного пищевого альбумина в рецептурной смеси от 4 до 8 %.

Таким образом, опытная проверка указанных режимов показала, что данные, полученные в результате математической обработки, незначительно отличаются от экспериментальных.

Исходя из изложенного, можно констатировать, что найденная математическая зависимость объемной массы от параметров процесса экструзии и доли сухой крови справедлива при 4,0 < Х| < 8,0,170,0 <Хг< 190,0 и 1,5 < Х3 < 2,5,

где Х1 - массовая доля сухой крови в рецептуре продукта, %;

X1 - температура экструзии, °С;

Х3 - давление в экструдере, МПа.

Изучение основных характеристик и физико-химических свойств разработанного продукта

Исследования показали, что экструдаты представляют собой продукты с достаточно высоким содержанием белков (не ниже 12 %), усвояемых углеводов (от 50 до 80 %) и низким жира (от 0,6 до 2,5 %)■ Они отличаются низкой энергетической ценностью (100 г продукта - 340 ккал), сбалансированностью по аминокислотному составу, высоким содержанием железа (табл. 1, 2). Содержание токсичных металлов в экструдированных продуктах не превышает предельно-допустимых показателей, установленных медико-биологическими требованиями. Пестициды и хлорорганические соединения не обнаружены (табл. 4).

Таблица 4

Содержание тяжелых металлов и микроэлементов в зкструдированных

продуктах (мг/кг)

Экструдат Тяжелые металлы Микроэлементы

И5 Ав РЬ са Си 2п Мп № Бг

1 0 0,005±0, 0,16± 0 2,07± 10,54±0, 3,94± 0,07± 0,54±

0003 0,01 0,12 63 0.23 0,004 0,03

2 0 0 0,08± 0 2,17± 13,77±0, 1,79± 0 0

0,005 0,13 83 0,11

3 0 0,003± 0 0 1,4± 5,0+0,3 2,95± 0,09± 0,71±

0,0002 0,08 0,18 0,005 0,04

Физико-химические характеристики экструдатов показывают, что они являются

пористыми продуктами и имеют небольшую насыпную массу, отличаются высокой растворимостью и низкой динамической вязкостью (табл.5). Это свидетельствует о глубокой деструкции крахмала, содержащегося в составе компонентов рецептурной смеси, что в свою очередь предопределяет хорошую усвояемость готового продукта.

Таблица 5

Физико-химические характеристики разработанных экструдатов

Показатель Экструдат

1 2 3

Влажность, % 7,7 ±0,46 7,5 ± 0,45 7,5 ± 0,45

Насыпная масса, кт/м3 34 ±2 34 ±2 34 ±2

Плотность, кг/мэ:

исходной смеси 690 ± 40 710140 720 ± 40

измельченного экструдата 280 ± 20 310±20 300 ± 20

Коэффициент: взрыва 2, к 0,14 2,3 ±0,14 2,4 ±0,14

расширения 2,Ь±0,17 2,8 ±0,17 2,8 ±0,17

Для расширения оценок качества экструзионных продуктов были определены рас-

творимость и динамическая вязкость водных суспензий экструдатов различных рецептур. Контролем служил экструдат из пшеничной муки, так как на нее приходится наибольший удельный вес в составе рецептур опытных образцов. Отличие контроля от опытных образцов по показателям растворимости и динамической вязкости свидетельствует о влиянии на них компонентов животного происхождния (черного пищевого альбумина и сухого молока).

Анализ динамики растворимости в воде исследуемых образцов экструдатов при температуре 20 и 35 °С в течение 3900 с свидетельствует о нарастающей тенденции перехода сухих веществ экструдатов в раствор (рис.7 и 8).

Рис.7 Динамика растворимости экструдатов при температуре 20 °С

Рис.8. Динамика растворимости экструдатов при температуре 35 °С

Динамика рдивириместн-опытных-п 1со1прольного-образцоа-вкструдато»-в-аод&, тжст-бить описала нелинейно стопоппон фупмщей следующего рцда:

» С * т/6вь-

Динамика растворимости опытных и контрольного образцов экструдатов в воде может быть описана нелинейно-степенной функцией следующего вида:

Р = А-1/(В + С* т/60),

где Р - растворимость экструдатов, %; А, В, С - эмпирические коэффициенты; т - время, с.

В табл. 6 представлены значения эмпирических коэффициентов для расчета растворимости экструдатов по приведенной формуле в зависимости от рецептуры и температуры раствора.

Таблица 6

Значения эмпирических коэффициентов

Показатель Экст] эудат

1 2 3 Контроль

Температура 20 °С: А 65,0 62,0 62,0 45,0

В 0,01538 0,01613 0,01613 0,02222

С 0,00450 0,00430 0,00500 0,00273

Температура 35 °С: А 89,0 93,0 92,5 91,0

В 0,01124 0,01075 0,01081 0,01099

С 0,00265 0,00131 0,00145 0,00112

По растворимости опытные экструдаты незначительно отличаются друг от друга (рис. 7 и 8). При этом наибольшей растворимостью обладает экструдат 1 с содержанием черного пищевого альбумина 4 %, а с увеличением его до 8 % растворимость экструдатов снижается. Среднее значение растворимости имеет экструдат 3 с содержанием черного пищевого альбумина 4 % и сернокислого железа соответственно 4 и 0,1 %.

Следовательно, увеличение концентрации черного пищевого альбумина в небольшой степени понижает растворимость экструдатов. Это, по всей вероятности, связано с денатурацией его белка в экструдере. Тем не менее, разница показателей растворимости опытных образцов экструдатов незначительна и близка к растворимости крахмалосодер-жащего сырья.

При сравнении с контрольным образцом (экструдатом из пшеничной муки) следует, что его растворимость ниже опытных экструдатов, так как компоненты животного происхождения (черный пищевой альбумин и сухое молоко) - хорошо растворимые ве-

мости опытных образцов экструдатов. Выявленная тенденция увеличения растворимости экструдатов с ростом температуры характерна и для других веществ.

Проведенные исследования показали, что включение крови убойных животных в разработанные рецептурные смеси не оказывает отрицательного влияния на растворимость полученных экструдатов.

Данные, характеризующие влияние изменения концентрации экструдата на динамическую вязкость раствора при температуре 60 °С в течение 600 с, представлены на рис.9. Исследования проводили в интервале концентраций экструдатов 5-25 %. С повышением концентрации значения вязкости для всех образцов возрастали.

Содержание экструдатов в растворе, %

—Рецепт. 1 -■— Рецепт.2 -л— Рецепт.З —х—Контроль

Рис. 9. Влияние изменения концентрации экструдатов на динамическую вязкость раствора при температуре 60 °С

В общем виде вязкость раствора экструдата является функцией концентрации экструдата в растворе:

ц = Г(С),

где ц - динамическая вязкость раствора экструдата, Па.с;

С - концентрация экструдата в растворе, %.

Изменение динамической вязкости экструдатов подчинено следующей зависимости:

где ц - динамическая вязкость раствора экструдата, Па.с;

С - концентрация экструдата в растворе, %.

Изменение динамической вязкости экструдатов подчинено следующей зависимости:

ц = ехр (М + N * Ьп (С)),

где ц - динамическая вязкость раствора экструдата, Па.с; С - концентрация экструдата в растворе, %;

М и N - эмпирические коэффициенты, зависящие от вида экструдата.

Таблица 7

Значения эмпирических коэффициентов

Показатель Эксщ рудат

1 2 3 Контроль

М -9,917 -9,1584 -9,4176 -8,2527

N 2,95 2,7408 2,8115 2,584

Необходимо отметать, что значения вязкости опытных образцов экструдатов (1,2 и •3) находятся на одном уровне и согласуются с данными по растворимости. Высокая растворимость и низкая динамическая вязкость экструдированного продукта свидетельствуют о глубокой деструкции крахмала в экструдате, что в свою очередь предопределяет его хорошую усвояемость. Вместе с тем, хотя различия по вязкости и незначительны, наименьшая вязкость установлена для образца 1, обладающего при этом и наибольшей растворимостью при наименьшем количестве черного пищевого альбумина.

Динамическая вязкость экструдатов 1,2 и 3 соответствует динамической вязкости таковых из крахмалосодержащего сырья, что косвенно может подтверждать высокую усвояемость экструдатов с использованием крови убойных животных.

Несмотря на возможную частичную денатурацию черного ошцевого альбумина в экструдере, косвенным подтверждением которой является понижение растворимости и динамической вязкости экструдатов в зависимости от концентрации черного пищевого альбумина в них, конечные продукты находятся в высокоусвояемой форме, так как их растворимость и динамическая вязкость соответствуют крахмалосодержащему сырью в экструдиро ванном виде.

Для изучения влияния разработанных режимов технологического процесса обработки сырья животного и растительного происхождения экструзионным методом на устойчивость бактерий и плесеней применяли тест-культуры (непатогенный штамм E.Coli-1257). Эту культуру выращивали на мясопептонном агаре при температуре 37 °С в течение 18 ч, готовили суспензию на физиологическом растворе, содержащем 10' клеток/см3, вводили ее в исходную смесь компонентов со скоростью 500 см3/ч. Работу проводили в следующей последовательности:

• отбор проб компонентов сырья из смеси по рецептуре экструдата 1;

• экструдирование смеси при температуре 180 °С, давлении 2,5 МПа, в течение

45 с;

• отбор проб экструдата;

• введение в экструдер тест-культуры E.Coli-1257, отбор проб экструдата, выработанного из искусственно обсемененного сырья.

Результаты бактериологических исследований представлены в табл.8.

Таблица 8

Влияние разработанных режимов экструдирования на бактериологические показатели готового продукта

Образец Общее количество мезофшшшх аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов в 1 г образца Бактерии группы кишечной палочки в 0,1 г образца Плесневые грибы в 1 г образца Бактерии рода сальмонелла в 25 г образца

Экструдат 1 Не обнаружены 3,0 Не обнаружены

Экструдат 1 с добавлением в сырье тест-культуры E.Coli-1257 Не обнаружены

Приведенные в табл.8 данные свидетельствуют, что разработанный режим'экстру-дирования обеспечивает полную гибель тест-культуры Е.СоЦ-1257, а также микроорганизмов, содержащихся в исходном сырье. Следовательно, проведенные исследования подтверждают возможность стерилизации животного и растительного сырья в процессе экструзии.

Микроструктурными исследованиями установлено, что гранулы разработанных экструдатов представляют собой крупнопористую массу (рис.10.). Ее стенки состоят из углеводного и липопротеинового вещества, крупяного составляющего, которое связывает элементы продукта друг с другом. В образце экструдата формируется мелкосетчатая структура, в основном вследствие худшей гидратации кукурузного крахмала.

Рис. 10. Микроструктура экструдата

Помимо плохо окрашиваемой углеводной массы в составе продукта выявляются элементы клеточной стенки растительного компонента (пшеничная мука), темноокра-шенные глобулы белков (обогащенные компонентами крови). Эти частицы имеют различную форму и размер от 50 до 100 мкм. Основная их часть имеет неправильные очертания, но близкие к овальным или круглым. Реже встречаются частицы вытянутой формы. Вкрапления крови имеют более или менее гомогенную структуру. Основной объем продукта занимают многочисленные пустоты, максимальный диаметр которых достигает размера нескольких мм, большей же их части - 200 - 900 мкм.

Наличие крупных и мелких пустот обусловливает пористую структуру продукта и его высокую скорость растворения.

Медико-биологические исследования

Во ВНИИ технологии кровезаменителей и гормональных препаратов были проведены испытания разработанного экструдированного продукта на общую токсичность на здоровых белых мышах обоего пола. Испытания показали отсутствие токсических свойств у разработанного продукта.

Определение всасывательной способности продукта проводили на крысах-самцах в сравнении с экструдированным продуктом из кукурузной крупы. Разработанный продукт обеспечил более высокий уровень концентрации железа в крови животных. Это объясняется большим (примерно в 20 раз) содержанием железа в разработанном экструдате в сравнении с гранулированной кукурузой и лучшим усвоением ионов гемоглобинового железа. Сравнение всасывания разработанного продукта и сернокислого железа показало лучшую утилизацию гемоглобинового железа (табл. 9).

Таблица 9

Изменение содержания железа в сыворотке крови крыс

Группы Содержание железа натощак Содержание железа (мкмоль/дм3) после пищевой нагрузки черта

30 мин 60 мин 120 мин 180 мин 240 мин

Опытная 20,64+1,24 27,9+1,67 31,2+1,87 33,5±2,01 36,9+2,21 28,7± 1,72

Контрольная 20,64+1,24 22,1± 1,67 24,2+1,45 28,5+1,71 23,8+1,43 21,2+1,27

Антианемическую эффективность продукта исследовали на растущих крысах-самцах. Данные исследования показали, что включение испытуемого продукта в их рацион способствует улучшению биохимических показателей обмена железа в организме: через 10 дней приема испытуемого продукта уровень гемоглобина в крови у крыс повысился до 10,9±0,4 г %, существенно увеличились концентрация железа в сыворотке крови и коэффициент насыщения трансферрина, снизилась на 17 % общая железосвязывающая способность сыворотки крови, в печени наблюдалось увеличение накопления железа на 42 %. Это свидетельствует об антианемической эффективности продукта и хорошей утилизации организмом железа, входящего в его состав.

Клинические исследования разработанного продукта проводили на женщинах 20 -30 лет, страдающих железодефицитом. Гранулы добавляли в рацион из расчета дополнительного поступления железа в количестве 4 мг в сутки. Через 25 дней регулярного приема разработанного продукта имела место определенная динамика в гематологических и биохимических показателях обмена железа - увеличились концентрации: гемоглобина в крови больных на 13,0+2,4 г/дм3, ферритина в сыворотке крови на 4,5+0,19 нг/см3, железа в сыворотке крови на 1,48+0,14 мкмоль/дм3, коэффициент насыщения трансферрина повысился на 0,8+2,35. Полученные данные свидетельствуют о том, что включение разработанного продукта в рацион питания лиц, страдающих железодефицитом, способствует улучшению биологических показателей, характеризующих обмен железа в организме.

Исследованиями доказано, что разработанный продукт может быть рекомендован для обогащения пищевых продуктов, предназначенных для профилактики железодефицитных состояний, особенно латентного дефицита железа и для лечения железодефицитной анемии в комплексе с лекарственными формами препаратов железа.

Разработка технологического процесса производства продукта антианемического действия

На основе результатов исследований разработана технологическая схема производства продукта антианемического назначения экструзионным методом, которая предусматривает дозирование компонентов сырья согласно рецептуре, смешивание, экструди-рование, охлаждение фасовку и упаковку готового продукта (рнс. 11).

Технология продукта антианемического назначения экстругем внедрена на Смоленском мясокомбинате.

Рис.11. Аппаратурно-технологическая схема производства продукта антианемического действия

ы 1 - бункер для сырья; 2 - просеиватель; 3 - весы; 4 - смеситель; 5, 7, 9 - транспортеры; 6 - экструдер; 8 - фасовочно-

^ упаковочный автомат; 10 - стол

Выводы

1 .Разработана принципиально новая технология, которая обеспечивает благодаря интегральной термо-механической одностадийной обработке смеси растительного и животного сырья (включая кровь убойных животных) получение методом варочной экструзии комбинированного низкокалорийного продукта питания лечебно-профилактического назначения.

2.На основе найденной аналитической зависимости объемной массы экструдата от параметров экструзионной обработки сырья и содержания в нем крови убойных животных установлены оптимальные режимы технологического процесса: температура 170...190 °С, давление 1,5...2,5 МПа, содержание черного пищевого альбумина 4,0...8,0 %, гарантирующие микробиологическую безопасность и биологическую ценность готового продукта.

3.Реологическими исследованиями доказано, что введение в рецептурную смесь черного пищевого альбумина приводит к повышению растворимости и снижению динамической вязкости готового продукта по сравнению с аналогичными показателями экструдата, изготовленного исключительно из крахмалосодержащего сырья.

4.Медико-биологическими исследованиями и клиническими испытаниями установлена антианемическая эффективность разработанного комбинированного продукта питания с использованием крови убойных животных. Включение испытуемого продукта в рацион больных при клинических испытаниях в течение трех недель привело к увеличению концентрации гемоглобина в крови на 13,0 г/дм3, концентрации железа в сыворотке крови на 1,48 мкмоль/дм3.

5.Разработанная технология отличается новизной (патент РФ 1836826) и имеет практическую значимость, которая подтверждается продажей лицензий на производство разработанного продукта антианемического действия Смоленскому и Калачеевскому мясокомбинатам.

6.На технологию продукта антианемического назначения разработана нормативно-техническая документация ТУ 10.02.01.158-92 "Экстругем". Технические условия". Прибыль от реализации 1 т готового продукта составляет 1,30 - 1,33 тыс.руб. в ценах на 01.01.98 г., на годовой объем производства - 521,78 - 536,51 тыс.руб.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1 .Файвишевский М.Л., Лисина Т.Н., Степанов В.И. Применение животных белков для получения продуктов с антианемическими свойствами//Резервы увеличения производства продуктов питания на основе рационального использования мясного сырья: Сборник научных трудов ВНИИМП. - М„ 1992. - С. 15 - 24.

2.Файвишевский М.Л., Лисина Т.Н. Экстругем - новый продукт антианемического действия//Мясная промышленность. - 1994. - № 2. - С.23 - 24.

3. Faivichevsky M.L., Lisina T.N., Khvylya S.I., Kuznetsova T.G. New extruded combination products, 38 th International Congress of meat sience and technology, Clermont-Ferrand, France, 1992, p. 1055 - 1058, V. 5.

4. FaiviSevsky M.L., Lisina T.N. Extrusiona tehnologia preparade i koriScenja krvi stoke, Za tehnologija mesa God XXXIV, Broj 2-3 Beograd prehrambena industrija "Pik"Kikinda u Kikinda organizuju 18 i 19 novembre 1993 godine u kikindu, 42 sovetovanjie proseceno temi tehnologiga mesa nouino-struSni cosopis, 1993, p. 58 -60.

5.Файвишевский М.Л., Лисина Т.Н. Безотходная переработка крови убойных животных в продукты питания лечебно-профилактического действия/Шаучные основы прогрессивных технологий хранения и переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания человека: Тезисы докладов научно-теоретической конференции. - Углич, 912 октября 1995. - С.347.

6.Новые экструзйонные продукты в диетотерапии некоторых заболеваний внутренних органов/Мещерякова В.А., Плотникова О.А., Яцышина Т.А., Шарафетдинов Х.Х., Файвишевский М.Л., Лисина Т.НУ/Вопросы питания. - 1995. - № 5. - С.31 - 33.

7.Файвишевский М.Л., Лисина Т.Н. Интенсивный метод получения комбинированных продуктов лечебно-профилактического действия/ЯЪпца, экология, человек: Материалы международной научно-технической конференции. - М., 4-6 декабря 1995. -С.121.

8. Файвишевский М.Л., Лисина Т.Н., Мещерякова В.А., Плотникова О.А. Новые продукты на основе крови убойных животных//Достижения науки и техники. - 1995. -№ 5. - С.37-38.

9.Патент СССР 1836826 Файвишевский М.Л., Лисина Т.Н., Степанов В.И. Способ производства готовых завтраков из зерновых//Б.И. № 31, 1993.

Ю.Файвишевский М.Л., Лисина Т.Н., Горошко Г.П. Режимы процесса экструзии при производстве продуктов лечебно-профилактического действия с использованием

крови убойных животных//Хранение и переработка сельхозпродукции. - 1997. - № 6,

11.Лисина Т.Н. Система технологических процессов и машин для производства продуктов питания и кормов// Прогрессивные, экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности: Тезисы докладов научно-практической конференции по направлению Системы технологических процессов и системы машин для пищевой и перерабатывающей промышленности АПК, М., 21-24 октября 1997, с. 53-54.

С.15-16.

Подписано к печати Формат 60x90/16

Печать офсетная Тираж 100 экз. Зак. 27

Предприятие "Полиграфсервис " 109316, Москва, ул. Талалихина, 26