автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка "барьерной" технологии варено-копченых колбасных изделий, пригодных к длительному хранению при повышенных температурах

На правах рукописи

Мотовилина Анна Александровна

Разработка «барьерной» технологии варено-конченых колбасных изделий, пригодных к длительному хранению при повышенных температурах

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и

рыбных продуктов и холодильных производств

5 ДЕК 2013

Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2013

005542070

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Семенова Анастасия Артуровна

Официальные оппоненты: Красуля Ольга Николаевна

доктор технических наук, профессор ФГБОУ «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского», кафедра «Технологии продуктов питания и экспертизы товаров», профессор

Федорова Наталья Юрьевна кандидат технических наук, ООО «ТК СТАР» начальник отдела качества

Ведущая организация: СКФУ Северо-Кавказский

Федеральный университет

Защита диссертации состоится 19 декабря 2013 года в 14-30 ч. на заседании диссертационного совета ДМ 006.021.01 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, д. 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии. Автореферат разослан 2013 г.

Ученый секретарь С /

диссертационного совета, \/

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник А.Н. Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Многочисленные результаты исследования рынка пищевой продукции показывают, что наиболее перспективным направлением создания новых конкурентоспособных продуктов является разработка высококачественных изделий, удобных для быстрого потребления (мягкая упаковка, расфасовка небольшой массы и т.п) и устойчивых при длительном хранении, в том числе, и без охлаждения. Выявленные тенденции рынка являются актуальными и для сегмента варено-копченых колбас. Такая продукция, несомненно, пользовалась бы спросом у потребителей, ведущих активный образ жизни, как продукт повышенной пищевой и энергетической ценности, с одной стороны, и как закусочный, с высокими органолептическими характеристиками, с другой стороны.

Решение задач, связанных с повышением качества мясной продукции и увеличением сроков годности (особенно при повышенных температурах хранения) требует комплексного подхода, основанного на применении «барьерных» технологий, при котором получение безопасного продукта достигается за счет совокупности необходимых санитарно-гигиенических условий при производстве, подбора рецептур, технологических приемов, способов упаковки и других факторов, обеспечивающих микробиологическую стабильность готовой продукции при хранении.

Исследованиям в области «барьерных» технологий производства мясопродуктов длительных сроков годности были посвящены труды отечественных и зарубежных ученых -A.B. Устиновой, А.И. Жаринова, Л.Г. Винниковой, JI.B. Бапя, A.JI. Яцюты, Е.В. Глинской, В.Г. Мчедлишвили, Т.В. Мякенькой, И.С. Патракова, М.А. Цинпаева, L. Leistner, G.W. Gould, В.М. Lund, A.C. Baird-Parker, L.B. Rockland, L.R. Beuchat, M.S. Rahman, E.A. Milkovsky, V. Murmann и др.

Наиболее важными «барьерами» при низком значении общего количества микроорганизмов в исходном сырье являются: консервирующее действие поваренной соли и нитрита натрия, влияние pH, снижение содержания влаги и активности воды. Эти «барьеры» способны обеспечить стабильность варено-копченых колбас при температурах хранения 15-20 °С до 3 суток. Для достижения более длительных сроков при таких температурных режимах представляется перспективным использование следующих факторов: регуляторов кислотности, вакуумной упаковки и дополнительной тепловой обработки упакованного продукта.

Выпуск варено-копченых колбасных изделий, не требующих холодильного хранения, позволит существенно сократить производственные площади, расходы на приобретение и эксплуатацию оборудования, сделает такую продукцию универсальной для использования в дальних транспортных переездах, авиаперелетах, при отсутствии или нехватки ресурсов холода, в чрезвычайных ситуациях, в путешествиях.

Учитывая возрастающие объемы потребления и производства варено-копченых колбас и возможные риски производителей при их изготовлении, научное исследование, направленное на разработку «барьерной» технологии, обеспечивающей стабилизацию безопасности и качества продукции при длительных сроках годности в условиях повышенных температур хранения, является актуальной задачей.

Дели и задачи исследований. Цель настоящей диссертационной работы - разработка «барьерной» технологии варено-копченых колбасных изделий в мелкой расфасовке (колбасок), пригодных к длительному хранению при повышенных температурах с использованием подобранного комплекса технологических приемов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- на основе результатов анализа информационных источников по проблеме обосновать выбор «барьерных» факторов, влияющих на качество и срок годности варено-копченых колбас;

- разработать рецептуры нового ассортимента варено-копченых колбасок, обеспечивающих, при сниженном содержании поваренной соли, минимальные значения активности воды в фарше и готовой продукции;

- исследовать и обосновать возможность комплексного применения «барьерных» факторов: пищевой добавки «Баксолан-4», вакуумной упаковки и дополнительной термической обработки на качество и сроки годности варено-копченых колбасок;

- провести в производственных условиях опытную выработку варено-копченых колбасок с применением «барьерной» технологии и доказать ее адекватность;

- по результатам научных исследований обосновать срок годности нового ассортимента варено-копченых колбасок, разработать техническую документацию на их производство.

Научная новизна. Изучена зависимость физико-химических показателей варено-копченых колбасок от рецептурного состава и потерь при тепловой обработке. Показано влияние информационной

неопределенности химического состава сырья на формирование показателей качества готового продукта, обеспечивающих его стабильность при хранении. Установлена функциональная зависимость активности воды от содержания влаги и поваренной соли в рецептурах варено-копченых колбасок при добавлении пищевой добавки бактериостатического действия «Баксолан-4». Изучено влияние дополнительной термической обработки на срок годности варено-копченых колбасок. Доказано, что режимы дополнительной технологической обработки (температура 72-75°С, продолжительность 20-30 мин и относительная влажность - 75-78%) позволяют увеличить сроки годности в 2 раза.

Для моделирования рецептур нового ассортимента впервые использован математический аппарат четкого и нечеткого моделирования, который позволил на основе критериев оптимизации -минимальной себестоимости и максимальной биологической ценности - обосновать выбор оптимальных рецептур с учетом потерь при тепловой обработке. Обоснована возможность длительного хранения при температуре 20-25°С варено-копченых колбасок за счет подбора рецептурного состава и применения комплекса «барьеров»: пищевой добавки бактериостатического действия «Баксолан-4», вакуумной упаковки и дополнительной термической обработки.

Практическая значимость работы. По результатам выполненных исследований разработана инновационная «барьерная» технология варено-копченых колбасок длительного хранения, включающая: рецептуры, оптимизированные (по сравнению с существующими) по пищевой ценности и себестоимости и обеспечивающие повышенный выход готовой продукции, применение в качестве регулятора кислотности комплексной пищевой добавки «Баксолан-4», вакуумной упаковки и дополнительной тепловой обработки упакованной под вакуумом продукции. При использовании комплекса «барьеров», обоснованного результатами исследований, были пролонгированы сроки годности варено-копченых колбас до 60 суток при температуре хранения 20-25°С.

По результатам научных исследований разработана техническая документация: Технические условия (ТУ 9213-002-00419779-10 «Колбаски варено-копченые пастеризованные») и Технологическая инструкция по их производству.

Разработанная технология отмечена золотой медалью на выставке «Золотая осень-2010 г» (г. Москва).

Проведена выработка опытных партий варено-копченых колбасок на двух мясокомбинатах: ООО «Снежана+Д» и ЗАО ММПЗ

«Коломенское» (Акты опытно-промышленных выработок от 30 ноября 2010 года и 27 декабря 2010 года).

Расчет экономической эффективности показал, что технология новых видов варено-копченых колбасок в сравнении с существующей может обеспечить экономический эффект в размере 49,5 млн руб. в год (в ценах 2012 г.) при объеме выпуска варено-копченых колбас не менее 5 тонн/сутки.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены на конференции-конкурсе научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии, Москва, 2010; Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов», Углич, 2011; на 5-й Конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физико-химических и технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания», Москва, МСХА им. К. А. Тимирязева, Москва, 2011; на 14-ой Международной научной конференции памяти В.М. Горбатова «Перспективные направления исследований в области переработки мясного сырья и создания конкурентоспособных продуктов питания», ВНИИМП, Москва, 2011; на 9-й международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения», МГУПП, Москва, 2011; Международной научно-технической конференции «Биологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития», Воронеж, 2011; Всероссийском конкурсе «Лучший Российский продукт Ecotrophelia Russia 2012», Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, Саратов, 2012.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Подана заявка № 2012 155964 на патент.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, методической части, экспериментальной части с обсуждением результатов исследований, выводов, списка литературы, содержащего 122 источника, в том числе 30 работ зарубежных авторов. Работа изложена на 107 страницах

машинописного текста, содержит 20 таблиц, 29 рисунков и 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и сформулирована общая направленность исследований.

В первой главе приведены результаты аналитического обзора научно-технической литературы, которые показали, что при низком значении общего содержания микроорганизмов в мясном сырье, основными «барьерами», обеспечивающими стойкость варено-копченых колбас в процессе хранения являются: массовая доля поваренной соли, консервирующее действие нитрита натрия, рН фарша и готового продукта, массовая доля влаги, активность воды, температура. Наиболее эффективно дополнительные «барьеры» можно создать за счет качества сырья и подбора рецептур, типа используемой оболочки и упаковки, а также стадий и режимов тепловой обработки.

На основании приведенных сведений, их анализа и обобщения, было определено направление исследований, необходимое для достижения цели и решения задач настоящей работы.

Во второй главе приведено описание процесса организации экспериментов и комплекса исследованных показателей, а также методы их определения. Схема проведения исследований представлена на рис. 1.

Объекты исследования. Объектами экспериментальных исследований являлись образцы варено-копченых колбасок, рецептуры которых (табл.1) были отобраны по результатам математического моделирования, выработанные без применения и с применением технологических «барьеров»: вакуумной упаковки и дополнительной термической обработки, а также комплексной пищевой добавки бактериостатического действия «Баксолан-4».

При проведении исследований определяли: массовую долю белка по ГОСТ 25011-81 (1); массовую долю жира по ГОСТ 23042-86 (2); массовую долю влаги по ГОСТ 9793-74 (3); массовую долю хлоридов (поваренной соли) по ГОСТ 9957-73 (4); массовую долю нитрита натрия по ГОСТ 8558.1-78 (5); показатель рН портативным рН-метром "Замер" (модель 2696) (6); активность воды криометром «AWK-20» (7); перекисное число по ГОСТ 8285-91, кислотное число по ГОСТ 8285-91 (8); содержание нитрозаминов по МУК 4.4.1.011-93 (9); содержание бенз(а)пирена по ГОСТ Р 51650-2000 (10); перевариваемость методом in vitro (11); микроструктурные показатели по ГОСТ 51 604-2000 (12); сенсорные показатели на приборе

Рисунок 1 - Схема проведения исследований

электронный нос «УОСтйг» (13); амино-аммиачный азот методом формольного титрования (14); микробиологические показатели: КМАФАнМ (КОЕ/г) по ГОСТ 10444.15-94; бактерии группы кишечных палочек (БГКП) (колиформы Е.соИ) ГОСТ Р 52814-2007; сульфитредуцирующие клостридии по ГОСТ 29185-91; бактерии

группы S.aureus по ГОСТ 10444.2-94; патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы по ГОСТ Р 52816-2007 (15); органолептические показатели по ГОСТ 9959-94 (16); цветометрические характеристики (L, а, Ь) с применением спектроколориметра «Спектротон» (17); потери массы батонов и выход готовой продукции весовым методом (18). Экспериментальные данные с кратностью опытов п>3 обрабатывали методами математической статистики.

Образцы варено-копченых колбасок во всех сериях опытов изготавливали из размороженного посоленного (говядина, свинина) и подмороженного (шпик, свиная грудинка) мясного сырья. После формования батончиков проводили осадку при температуре от 4 до 8 °С в течение 4 часов. Затем образцы подвергали тепловой обработке.

Через 12 часов образцы упаковывали под вакуумом в полимерные пакеты из барьерной пленки «Cryovac ® В-540» (по 5 штук, располагая батончики в один ряд). Затем часть упаковок подвергали дополнительной тепловой обработке в камере при температуре греющей среды (паровоздушной смеси) 72-75 °С до прогрева центра упаковки до 72 °С и выдержке при этой температуре в течение 20-30 минут. Образцы охлаждали до температуры хранения, проводили контроль качества упаковки, маркировали и отбирали для хранения и лабораторных исследований.

В третьей главе представлены результаты имитационного моделирования рецептур и «барьерных» факторов в зависимости от уровня потерь при тепловой обработке, а также результаты экспериментальных исследований и их обсуждение.

Для моделирования рецептур была использована линейная аддитивная модель, когда результирующее потребительское свойство фарша, качеством которого можно управлять, является аддитивной суммой основных характеристик (влага, жир, белок) сырьевых компонентов. При этом задача заключалась в определении массовых долей Mi сырьевых компонентов рецептуры в аддитивной смеси (фарше). Для нахождения значений с помощью метода линейного программирования задавали многокомпонентную целевую функцию

3= (БЦ, СБ), причем: ЦкБЦк Мк => шах; Мк => min,

i=i 4=1

где БЦк - удельная биологическая ценность к-го сырьевого компонента;

СБк - себестоимость к-го сырьевого компонента.

Решение задачи приведено в табл. 1, расчетные значения показателей химического состава рецептурной смеси варено-копченых колбасок нового ассортимента в сравнении с варено-копчеными колбасами по ГОСТ 16290-86 приведены в табл. 2.

Таблица 1 - Рецептуры варено-копченых колбасок, удовлетворяющие

требования целевой функции

Наименование сырья Сырье, кг на 100 кг несоленого сырья

Рец. №1 Рец. №2 Рец. №3 Рец. №4 Рец. №5 «Сервелат» ГОСТ 16290 (эталон)

Говядина высшего сорта - - - - - 25

Говядина 1 сорта 15 20 - - 55 -

Говядина 2 сорта 26 - - 50 - -

Свинина нежирная - 40 60 27 - 25

Свинина полужирная - - - 15 20 -

Шкурка свиная вареная - 5 - - - -

Грудинка свиная 30 15 27 - - 50

Шпик свиной - 20 13 - 22 -

Мясо свиных голов 25 - - - - -

Гидратированный животный белок - - - 5 - -

Мука пшеничная - - - 3 3 -

Вода (лед) 4 - - - - -

Таблица 2 - Расчетные значения показателей химического состава _рецептурных смесей_

Рецептура Влага, % Жир, % Белок, %

«Московская» 56,27 25,45 14,99

«Деликатесная» 54,41 28,10 13,62

«Сервелат» 48,39 34,88 13,11

«Любительская» 55,85 26,08 14,15

«Баранья» 60,75 21,31 14,05

Рец. № 1 50,07 34,41 12,21

Рец. № 2 49,76 34,20 12,85

Рец. № 3 47,43 36,78 12,64

Рец. № 4 64,53 13,53 15,29

Рец. № 5 52,55 29,64 11,81

Диапазон варьирования расчетных значений показателей химического состава новых рецептур превышал аналогичный диапазон для варено-копченых колбас по ГОСТ 16290 по влаге - на 4,74%, по

жиру - на 9,6%, по белку - на 1,6%, что свидетельствовало о наличии информационной неопределенности химического состава полученных рецептурных смесей.

Для различных видов сырьевых компонентов нового ассортимента варено-копченых колбасок, с использованием данных мониторинговых исследований ВНИИМП, были рассчитаны коэффициенты вариации показателей их химического состава (табл. 3), разброс которых также свидетельствовал о наличии информационной неопределенности химического состава мясного сырья.

Таблица 3 - Коэффициенты вариации показателей химического состава мясного сырья__

Наименование сырья Коэффициент вариации, %, в зависимости от значений массовых долей

влаги жира белка

Говядина жилованная первого сорта 43,7 95,2 16,9

Говядина жилованная второго сорта 41,2 92,8 33,4

Свинина жилованная нежирная 26,5 92,6 36,0

Свинина жилованная полужирная 31,2 53,6 63,3

Грудинка жилованная свиная 44,2 78,9 90,2

Шкурка свиная вареная 14,1 25,6 32,1

Мясо свиных голов 30,0 27,4 68,4

Шпик хребтовый 42,9 2,6 12,9

Шпик боковой 52,5 12,15 32,0

Учитывая информационную неопределенность химического состава сырьевых компонентов и рецептурных смесей, для выбора оптимального варианта рецептуры был применен методологический подход, предложенный д.т.н., проф. Красулей О.Н., д.ф.-м.н, проф. Красновым А.Е. и к.т.н., доц. Николаевой C.B., основанный на методах сравнительного математического анализа. Для этого рассматривались матрицы-векторы базовой (S) рецептуры, выбранной за эталон, и каждой экспериментальной (X) рецептуры.

где si, S2, S3, xi, Х2, хз - массовые доли

влаги, жира и белка эталонного и экспериментального образцов, соответственно.

Математический анализ новых рецептур проводили с использованием метрических и неметрических мер сравнения:

V

S = 52 ' x =

Л)

- квадратичная мера сходства ІУ-мерного (N=3, по числу анализируемых показателей: влага, жир, белок) пространства:

(О

- классический коэффициент корреляции (косинус угла между векторами):

^ (2)

р(8,Х) = -

(3)

- квадрат косинуса угла между векторами: \2

I

- модифицированный коэффициент корреляции:

p(S,x)=

2îv»

я-1_

3 3 7

+ 5>„2

(4)

Л=1 11=1

Программную обработку данных осуществляли с использованием электронных таблиц Microsoft Excel. Значения метрических и неметрических мер сходства рецептур варено-копченых колбасок по сравнению с выбранным эталоном («Сервелат» по ГОСТ 16290) приведены в табл.4.

Таблица 4 - Результаты расчета метрических и неметрических

Объект Метрическая мера Неметрические меры

Квадр. мера сходства ^-мерного пространства Классич. коэфф. корреляции Квадрат косинуса угла между векторами Модифиц. коэфф. корреляции

Рец. №1 1,9630 0,9996 0,9992 0,9995

Рец. №2 1,5514 0,9997 0,9995 0,9997

Рец. №3 2,1800 0,9994 0,9988 0,9994

Рец. №4 26,8528 0,9181 0,8428 0,9132

Рец. №5 6,8157 0,9938 0,9877 0,9938

min (в м/мерах) или max (в н/мерах) pfôA-) 1,5514 0,9997 0,9995 0,9997

Применив этот методологический подход к новым рецептурам варено-копченых колбасок, было установлено, что оптимальной являлась рецептура №2, имевшая минимальное значение метрической меры и максимальные значения неметрических мер сходства.

Для оценки сходства химического состава колбасных изделий задавали потери массы при тепловой обработке с шагом 5%, рассчитывали значения массовых долей влаги, жира и белка, соответствующих готовой продукции, затем по формулам (1-4) оценивали метрические и неметрические меры сходства с нормируемыми значениями показателей химического состава «Сервелата». При этом для каяедой рецептуры определяли величину моделируемых потерь при тепловой обработке, обеспечивающую наибольшее сходство с эталонным образцом (табл. 5).

Таблица 5 - Результаты расчета метрических и неметрических мер сходства химического состава варено-копченых колбасок

Объект Потери массы* Метрическая мера Неметрические меры

Квадр. мера сходства Л^-мерного пространства Коэфф. коррел. Квадрат косинуса угла между векторами Мод. коэфф. коррел.

Рец. №1 15% 2,3823 0,9993 0,9985 0,9992

Рец. №2 15% 1,5907 0,9997 0,9993 0,9996

Рец. №3 10% 2,8151 0,9991 0,9981 0,9989

Рец. №4 30% 23,9065 0,9161 0,8392 0,9159

Рец. №5 25% 2,8708 0,9998 0,9995 0,9988

min (в м/мерах) или шах (в н/мерах) 1,5907 0,9997 0,9993 0,9996

* обеспечивающие максимально возможное для каждой рецептуры

приближение к эталонному образцу («Сервелат» по ГОСТ 16290).

Полученные результаты расчетов показали, что достижение максимального сходства с химическим составом эталона возможно для варено-копченых колбасок по рецептуре №2 при величине потерь массы 15%. Для колбасок по рецептурам №1, №3 и №5 наилучшее приближение к эталону возможно при уровне потерь 15%, 10% и 25%, соответственно. А для рецептуры №4 даже при потере массы 30%

сходства показателей химического состава с эталонными значениями не достигалось.

Учитывая «барьерное» значение таких показателей, как массовая доли поваренной соли, содержание влаги и активность воды, было проведено имитационное моделирование их значений в зависимости от потерь массы при тепловой обработке. Одновременно задача усложнялась необходимостью снижения нормы внесения поваренной соли до 2,5 кг (на 100 кг основного сырья) против 3,0 кг (эталон). Этот шаг был связан с уменьшением риска сердечнососудистых заболеваний, которые имеют корреляционную зависимость с высоким уровнем потребления поваренной соли. На рис.2 приведены зависимости, характеризующие содержание поваренной соли в готовом продукте, от уровня потерь массы при тепловой обработки. Так, для новых рецептур даже при максимальных потерях массы (30%) обеспечивалось снижение массовой доли поваренной соли в готовом продукте на 33,2% (по сравнению с нормативным значением по ГОСТ 16290). А при уровне потерь массы 10% - содержание поваренной соли в варено-копченых колбасках могло быть сокращено на 47,6%.

Рисунок 2 - Массовая доля поваренной соли в продукте в зависимости от уровня потерь массы при изготовлении

С учетом снижения нормы внесения поваренной соли были рассчитаны значения содержания влаги и активности воды в зависимости от потерь массы батонов (рис. 3 и 4). Анализ этих показателей, имеющих «барьерное» значение, позволил установить экспоненциальный характер зависимостей их величин от уровня потерь массы колбасных изделий. При этом, химический состав исходной рецептурной смеси оказывал влияние на «модель прогноза» соответствующих значений «барьерного» показателя в готовом продукте. Информационная неопределенность химического состава и

«барьерных» показателей новых рецептур была выше, чем у

Рисунок 3 - Массовая доля влаги в зависимости от потерь массы колбасных изделий (в сравнении с эталонами)

— Московская

~Двлни«чскм

- Любитсльская « Вараньм

ГЧгчл 1 рвгиа РоїлЗ Риїл-а

'.'X. I О'И. «І'Чі гв?*. дет

Потери массы

Рисунок 4 - Активности воды в зависимости от потерь массы колбасных изделий (в сравнении с эталонами)

В соответствии с результатами математического моделирования для первой серии опытов, включавших испытание эффективности дополнительных «барьеров» - упаковки и тепловой обработки упакованной продукции - были выбраны рецептуры №1, №2 и № 3, для которых было установлено сходство с «Сервелатом» как по показателям химического состава рецептурнй смеси, так и готового продукта. Кроме этого, моделирование значений активности воды для этих рецептур при различных потерях массы также показало

наибольшее приближение к аналогичной расчетной модели для «Сервелата».

Образцы варено-копченых колбасок, изготовленные по рецептурам №1, №2 и №3, соответственно, были промаркированы:

- К.1, К.2 и К.З - контрольные образцы без вакуумной упаковки и дополнительной тепловой обработки;

- А.1, А.2, А.З - опытные образцы, упакованные под вакуумом, без дополнительной тепловой обработки;

- Б.1, Б.2, Б.З - опытные образцы, упакованные под вакуумом и подвергнутые дополнительной тепловой обработке.

Диапазон варьирования температуры греющей среды в предварительных экспериментах составлял от 70 °С до 80 °С (в связи с возможной разгерметизацией упаковок при более высоких температурах). После тепловой обработки и охлаждения упакованной продукции до температуры хранения проводили оценку ее товарного вида, по результатам которой была установлена оптимальная температура греющей среды - от 73°С до 75°С. При более высоких температурах в части упаковок наблюдалось появление вытопленного жира («отек») на поверхности колбасок.

В образцах варено-копченых колбасок, изготовленных по рецептурам №1, №2 и №3, определяли физико-химические (табл.6), микробиологические, органолептические, микроструктурные и др. показатели качества.

Таблица 6 - Физико-химические показатели образцов _варено-копченых колбасок_

Наименование показателя Значение показателя для колбасок

Рец. №1 Рец. №2 Рец. №3

Массовая доля белка, %, не менее 14,89±0,08 15,48±0,11 15,15±0,09

Массовая доля жира, %, не более 41,96±0,25 41,21±0,24 44,06±0,26

Массовая доля влаги, %, не более 39,11±0,36 39,47±0,35 37,02±0,37

Массовая доля поваренной соли, %, не более 2,88±0,02 2,85±0,02 2,83±0,02

Массовая доля нитрита натрия, %, не более 0,0044±0,0002 0,0032±0,0003 0,0039±0,0003

Активность воды: фарша колбасок 0,9660±0,0007 0,9504±0,0005 0,9660±0,0005 0,9513±0,0007 0,9645±0,0005 0,9479±0,0008

Для проверки адекватности фактических и расчетных данных химического состава использовали аналогичный математический аппарат (формулы 1-4). Так, метрические меры сходства по трем показателям (влага, жир, белок) составили 1.3648, 2.1737, 1,8874, соответственно, для рецептур № 1 (при потере массы 20%), №2 и №3 (при потере массы 15%), что подтверждало имитационного моделирования. Достоверного влияния дополнительной тепловой обработки на физико-химические показатели образцов колбасок не выявлено. Определение показателей безопасности позволило установить, что содержание бенз(а)пирена было не менее, чем в 2 раза, а нитрозаминов - в 4 раза ниже, нормативных значений.

Об эффективности дополнительной тепловой обработки упакованных колбасок судили по результатам микробиологических исследований. Микробиологические показатели контрольных и опытных образцов, соответствовали требованиям СанПиН 2.3.2.1078. Общее количество микроорганизмов /КМАФАнМ/ для неупакованных (К.1-К.З) и упакованных (А.1-А.З) образцов не отличалось и составило (8,5±0,5)-102 КОЕ/г. Дополнительная тепловая обработка оказывала существенное влияние на этот показатель. Значение КМАФАнМ в образцах Б. 1-Б.З, подвергнутых тепловой обработке после упаковки, было не менее, чем в 4 раза ниже (<2,0-102), по сравнению с образцами, не подвергавшимися дополнительной тепловой обработке.

В процессе хранения образцов Б. 1-Б.З варено-копченых колбасок при температуре 20-25 °С в течение 39 суток регламентируемые санитарно-гигиенические показатели соответствовали установленной норме, а количество колониеобразующих единиц в 1 г продукта оставалось стабильно низким: на 30 и 39 сутки хранения не превышало 3-Ю2 КОЕ/г.

Таким образом, результаты проведенных микробиологических исследований доказали эффективность дополнительной тепловой обработки упакованных варено-копченых колбасок как в отношении снижения общего содержания микроорганизмов, так и в отношении стабилизации их возможного роста (в сочетании с вакуумной упаковкой) в процессе хранения при повышенных температурах.

Сравнительные органолептические исследования (рис. 5) контрольных и опытных образцов колбасок с участием дегустаторов-специалистов (п=7) показали, что дополнительная термическая обработка не вызывала снижения потребительских свойств варено-копченых колбасок. Продукция в вакуумной упаковке после дополнительной тепловой обработки по органолептическим характеристиками не уступала контрольным образцам. Дегустаторы

отмечали, что все образцы по органолептическим показателям соответствовали требованиям, предъявляемым к группе варено-копченых колбас. Было установлено, что опытные образцы Б1-Б.З (с дополнительной тепловой обработкой) незначительно превосходили контрольные образцы К.1-К2 по аромату, вкусу и консистенции на 0,2-0,3 балла. Принципиальных различий при визуальной оценке цвета контрольных и опытных образцов зафиксировано не было. Это было подтверждено результатами инструментальной оценки цветовых характеристик. Опытные образцы по этим показателям несущественно отличались от контрольных: Ь (светлота) - на 7,5%, а* (краснота) - на 15,6%, Ь* (желтизна) - на 16,7%.

а)

в)

Рисунок 5 - Сравнительная органо-лептическая оценка неупакованных (К.1, К2, КЗ), упакованных под вакуумом (А.1, А2, АЗ), упакованных и подвергнутых дополнительной тепловой обработке (Б. 1, Б.2, Б.З) образцов колбас: а) рецептура №!; б) рецептура №2; в) рецептура №3.

При проведении органолептической оценки опытных образцов Б.1-Б.З на 30-е и 39-е сутки хранения при температуре 20-25 °С дегустаторами было отмечено высокое потребительское качество продукции и стабильность органолептических характеристик при хранении.

Дополнительная тепловая обработка не оказывала существенного влияния на микроструктуру опытных образцов варено-копченых колбасок, в том числе не изменяла глубину и характер деструкции мышечной ткани. Образцы характеризовались плотной компоновкой структурных элементов фарша и одинаковой толщиной поверхностного слоя. Результаты определения переваримости in vitro показали некоторую тенденцию к снижению переваримости образцов

колбас после дополнительной тепловой обработки. Однако в среднем, это снижение составило по пепсину - не более 4,3%, по трипсину - не более 2,8%, а по общей переваримости - не более 3,5%.

Таким образом, на трех рецептурах было показано, что даже при значительном снижении фактического содержания поваренной соли (57% от нормативного значения по ГОСТ 16290) дополнительная тепловая обработка упакованных под вакуумом варено-копченых колбасок обеспечивала возможность их длительного хранения при температурах 20-25 °С.

На следующем этапе экспериментальных исследований исследовали возможность увеличения продолжительности хранения варено-копченых колбасок при повышенных температурах до 72 суток. Объектами исследования были варено-копченые колбаски (образцы В.4 и В.5), выбраны по рецептурам №4 и №5, которые имели наименьшее сходство по метрическим и неметрическим мерам с «Сервелатом» по ГОСТ 16290. Они также были упакованы под вакуумом и подвергнуты дополнительной тепловой обработке. В качестве «барьера», способного снизить активность воды в продукте, использовали комплексную пищевую добавку «Баксолан-4» (состав: ацетат и диацетат натрия, цитрат натрия, лимонная кислота), которую вносили в фарш в количестве 400 г/100 кг основного сырья.

Опытные образцы В.4 и В.5 были подвергнуты комплексным исследованиям по показателям качества и безопасности, выработанные с применением комплекса «барьеров». Результаты определения физико-химических показателей (табл.7) подтвердили адекватность имитационных математических моделей. Потери массы батончиков при первичной тепловой обработке составили: для образца В.4 -26,0±1,0 %, для образца В.5 - 23,0±1,0 %.

Таблица 7. Физико-химические показатели качества образцов

варено-копченых колбасок

Наименование показателя Значение показателя для колбасок

В.4 (Рец. №4) В.5 (Рец. №5)

Массовая доля белка, %, не менее 20,43±0,18 15,41±0,19

Массовая доля жира, %, не более 18,29±0,21 38,88±0,32

Массовая доля влаги, %, не более 52,8910,51 37,10±0,50

Массовая доля поваренной соли, %, не более 3,14±0,03 3,03±0,03

Массовая доля нитрита натрия, %, не более 0,0031 ±0,0002 0,0035±0,0003

Активность воды:

фарша 0,9510±0,0008 0,9439±0,0011

колбасок 0,9394±0,0006 0,9244±0,0017

Фактические значения активности воды фарша и готовой колбасы были ниже расчетных значений для рецептур №4 и №5 не менее чем на 0,02. Корректировка известной формулы а* = 0,9845 - (0,0076 С/и), где - концентрация хлорида натрия, %, и -массовая доля влаги, выраженная в г воды на 1 г сухого вещества, по фактическим значениям позволила получить уточненную математическую зависимость для расчета активности воды при внесении пищевой добавки «Баксолан-4». Изменение величины коэффициентов являлось результатом влияния солей пищевых кислот, входящих в состав «Баксолан-4», на снижение активности воды в продукте (рис.6), наглядно продемонстрировав эффективность нового «барьера», компенсировавшего снижение концентрации поваренной соли. Кроме того, фактические значения активности воды (0,9394 и 0,9244 для образцов В.4 и В.5, соответственно) были ниже порогового значения 0,95, что подтверждало достаточную высоту этого «барьера», прежде всего, в отношении подавления роста патогенных микроорганизмов.

без внесения и с внесением «Баксолан-4»

Результаты микробиологических исследований в процессе хранения при 20-25°С показали высокую микробиологическую стабильность опытных образцов В.4 и В.5, несмотря на повышенное содержание влаги в продукте (52,9%). На протяжении всего срока

хранения значения КМАФАнМ в образцах было ниже 1,5x102 КОЕ/г, признаков порчи не наблюдалось.

Результаты органолептической оценки варено-копченых колбасок после выработки и 72-х суток хранения (рис.7) не вьивили изменений качества продукции. Образцы в течение всего срока хранения характеризовались высоким потребительским качеством и отвечали требованиям, предъявляемым к данной группе продукции: обладали выраженным ароматом копчения, пряностей, плотной и характерной для варено-копченых колбасных изделий консистенцией. Результаты органолептической оценки свидетельствовали об эффективности воздействия выбранных «барьеров» на увеличение сроков годности готовой продукции при температуре 25°С.

после 72-х суток хранения при 20-25 °С: а) образец В.4; б) образец В.5

Выводы дегустаторов были подтверждены результатами исследования аромата варено-копченых колбасок на приборе «VOCmeter». Установлено, что площадь мультисенсорного профиля аромата образцов В.4 и В.5 в процессе хранения изменялась незначительно - на 11,9% и 12,9 % соответственно.

Известно, что при длительных сроках хранения (свыше 1 месяца) варено-копченых колбасок существенное развитие могут получить окислительные процессы, а также наблюдаться возрастание аминоаммиачного азота. Результаты исследований показали, что в процессе хранения 72 суток было возрастание аминноамиачного азота относительно исходного на 29,2 мг/% (образец В.4) и 34,8 мг/% (образец В.5).

Результаты определения перекисного /ПЧ/ и кислотного чисел /КЧ/ (рис.8 и 9) показали, что их фоновые значения в образцах были практически одинаковы. Перекисные соединения обнаруживались уже на начальном этапе хранения во всех образцах в количестве около

2,9 ммоль акт. Ог/кг. Очевидно, исходный уровень ПЧ в колбасках определялся качеством и продолжительностью хранения мясного сырья. В процессе хранения образцы В.4 и В.5 характеризовались медленным темпом роста ПЧ и КЧ. В итоге, на 72 сутки исследуемые образцы колбасок имели ПЧ и КЧ ниже установленных норм (т.е. ниже 10 ммоль акт. Ог/кг и 4 мгКОН/г, соответственно).

ч

—♦— образец 1 —Щ— образец 2

фон 30 сут 45 сут 60 сут 72 сут

Р

—♦— образец 1 —■— образец 2

В.4 В.5

Рисунок 8 - Изменение ПЧ образцов варено-копченых колбасок в процессе хранения при температуре 20-25 °С

К

О %

В.4 В.5

фон 30 сут 45 сут 60 сут 72 сут

Рисунок 9 - Изменение КЧ образцов варено-копченых колбасок в процессе хранения при температуре 20-25 °С

Микроструктура опытных образцов варено-копченых колбасок после выработки и через 72 суток хранения при 20-25°С как в поверхностных, так и в глубоких слоях не имела существенных отличий. Хранение опытных образцов в течение 72 суток не приводило к изменению компоновки структурных элементов фарша, степени набухания мышечной ткани и др. изменений.

На основании выполненного комплекса микробиологических, физико-химических, органолептических, сенсорных и микроструктурных исследований была доказана адекватность нового ассортимента варено-копченых колбасок и установлен, с учетом коэффициента

резерва (к=1,2) оптимальный для этой продукции срок годности -60 суток при температуре хранения не выше 25 °С.

Основные результаты и выводы

1. Разработана «барьерная» технология варено-копченых колбасных изделий в мелкой расфасовке (колбасок), пригодных к длительному хранению при повышенных температурах, с использованием подобранного комплекса технологических приемов.

2. На основе анализа информационных источников по проблеме обоснован выбор «барьерных» факторов, влияющих на качество и срок годности варено-копченых колбас. К ним относятся: вакуумная упаковка в полимерные пакеты из барьерной пленки «Cryovac ® В-540», пищевая добавка бактериостатического действия «Баксолан-4» и дополнительная термическая обработка при температуре 72-75°С в течение 20-30 минут и относительной влажности воздуха 75-78 %.

3. С применением математического аппарата четкого и нечеткого моделирования предложены оптимальные варианты рецептур нового ассортимента варено-копченых колбасок, обеспечивающих снижение поваренной соли в продукте на 33-43 %, поддержание минимального значения активности воды в фарше и готовой продукции на уровне ниже порогового значения 0,95.

4. Разработана новая технология и ассортимент варено-копченых колбасок с применением вышеуказанных «барьеров». Экспериментально доказана их адекватность, что позволило продлить сроки годности этой продукции без потери потребительских характеристик. Проведены с положительными результатами опытно-промышленные выработки продукции на двух предприятиях -ООО «Снежана+Д» и ЗАО ММПЗ «Коломенское».

5. По результатам диссертационной работы обоснован срок годности нового ассортимента с применением барьерной технологии, который составил 60 суток при температуре хранения 20-25 °С. В сравнении с варено-копченые колбасами, вырабатываемыми по традиционной технологии (ГОСТ 16290-86 «Колбасы варено-копченые. ТУ») увеличен срок годности мясной продукции данного вида в 2 раза при увеличении температуры хранения в 1,6 раз.

6. По результатам научных исследований разработана техническая документация: ТУ 9213-002-00419779-10 «Колбаски варено-копченые пастеризованные» и Технологическая инструкция по их производству.

Расчет экономической эффективности показал, что производство новых видов варено-копченых колбасок в сравнении с аналогами, исходя из минимального объема производства 5 т/ сутки,

может обеспечить экономический эффект в размере 49,5 млн. руб. в год (в ценах 2012 г.).

Опубликованные работы по теме диссертации

1. Семенова, A.A. Применение «барьерных» технологий в производстве варено-копченых колбас длительного хранения при высоких положительных температурах / Семенова A.A., Лебедева Л.И., Мотовилина A.A., Беретов Л.А. // Все о мясе-2010.-№6.- С.24-28.

2. Семенова, A.A. Новые технологии увеличения сроков годности мясной продукции /Семенова A.A., Насонова В.В., Мотовилина A.A., Беретов Л.А. // Пищевая промышленность-2011.-№4.-С.24-26.

3. Семенова. А.А.Технология увеличения сроков годности варено-копченых колбасок при высоких положительных температурах хранения / Семенова A.A., Мотовилина A.A., Лебедева Л.И., Беретов Л.А.// Все о мясе-2011.-№ 3.-С.12-13

4. Семенова, A.A. Способы увеличения сроков годности варено-копченых колбасок при высоких положительных температурах хранения /Семенова A.A., Мотовилина A.A., Лебедева Л.И., Беретов Л.А.// Мясные технологии-2011.-№8.-С.57-59.

5. Мотовилина, A.A. Способы увеличения сроков годности варено-копченых колбасок при высоких положительных температурах хранения / Мотовилина A.A., Семенова A.A., Лебедева Л.И., Беретов Л.А. // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов», Углич.- 2011.-7-8 сентября С. 159-161.

6. Беретов, Л.А. Способы увеличения сроков годности варено-копченых колбасок при высоких положительных температурах хранения / Беретов Л.А., Мотовилина A.A. //Сборник научных трудов 5-й Конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физико-химических и технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания», Москва. Изд. РГАУ- МСХА им. К.А. Тимирязева, -2011.-12 окгября.-С.67-71.

7. Семенова, A.A. «Барьерные» технологии в мясной промышленности /Семенова A.A., Насонова В.В., Мотовилина A.A.,

Лебедева Л.И., Беретов Л.А.//Мясные технологии-2011. -№ 10.-С.66-70.

8. Мотовилина, A.A. Способы увеличения сроков годности варено-копченых колбасок при высоких положительных температурах хранения / Мотовилина A.A., Семенова A.A., Лебедева Л.И., Беретов Л.А. //14-ая Международная научная конференция памяти В.М. Горбатова. Перспективные направления исследований в области переработки мясного сырья и создания конкурентоспособных продуктов питания. Сборник докладов. Москва.- ВНИИМП.- 2011. 6-7 декабря. С. 147-150.

9. Беретов, Л.А. Технология производства пастеризованных варено-копченых колбасок длительного хранения при высоких положительных температурах / Беретов Л.А., Мотовилина А.А.//9-Я международная научная конференция студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения». Москва. -МГУПП,- 2011 .-8-9 декабря. Сборник материалов конференции.

10. Мотовилина, A.A. Новая технология увеличения хранимоспособности варено-копченых колбас / Мотовилина A.A., Семенова A.A., Лебедева Л.И., Беретов Л.А. // Международная научно-техническая конференция «Биологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития». Воронеж,- 2011.-14-16 декабря. Сборник материалов конференции.

11. Насонова, В.В. Способы увеличения сроков годности мясных продуктов / Насонова В.В., Беретов Л.А., Мотовилина A.A. // Мясной ряд - 2012 - №2 - с.68-70.

12. Заявка № 2012 155964 на патент. Способ производства варено-копченых колбасок длительного хранения при повышенных температурах. Семенова A.A., Насонова В.В., Мотовилина A.A., Беретов Л.А., Лебедева Л.И., Туниева Е. К.

Автор выражает глубукую признательность за неоценимую помощь при проведении математической обработки кандидату технических наук доценту кафедры «Информационные технологии» ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского» Николаевой C.B.

Тираж экз. 100 Заказ №80

ГНУ ВНИИМП им.В.М. Горбатова Россельхозакадемии

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ им. В.М. ГОРБАТОВА РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ

На правах рукописи

04201365408

Мотовилина Анна Александровна

Разработка «барьерной» технологии варено-копченых колбасных изделий, пригодных к длительному хранению при повышенных температурах

Диссертация на соискание ученой степени кандитата технических наук

специальность 05.18.04 технология мясных, молочных и рыбных продуктов

и холодильных производств ji

I

!

Научный руководитель доктор технических наук, доцент Семенова A.A.

Москва 2013

Содержание

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................................................................4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................8

1.1. Структура производства и потребления колбасных изделий в

России..........................................................................................................................................8

1.2 Особенности технологии изготовления варёно-копченых

колбас..........................................................................................................................................14

1.3 Роль отдельных «барьеров» в традиционной технологии изготовления варено-копченых колбас..........................................................17

1.3.1 Низкая и высокая температура..................................................................18

1.3.2 Нитрит натрия и поваренная соль..........................................................23

1.3.3 Коптильный дым......................................................................................................25

1.3.4 Низкое значение активности воды............................................................27

1.4 Дополнительные технологические «барьеры» в производстве

варено-копченых колбас..................................................................................................30

1.4.1 Применение пищевых добавок бактериостатического

действия..........................................................................................................................33

1.4.2. Упаковка........................................................................................................................37

1.4.3. Обработка упакованной продукции..............................................39

1.5 Заключение по обзору литературы........................................................................43

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 45

2.1 Цели и задачи исследования..............................................................................45

2.2 Организация исследований................................................................................45

2.3 Объекты исследования..............................................................................................48

2.4 Методы исследования..............................................................................................49

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И PIX ОБСУЖДЕНИЕ 52 3.1 Математическое моделирование рецептур варено-копченых колбасок, пригодных для длительного хранения 52

3.2 Результаты исследований дополнительной тепловой обработки

на качество варено-копченых колбасок 64

3.3 Результаты исследований показателей качества и безопасности варено-копченых колбасок в процессе хранения 72 суток 78

3.4 Технологическая схема производства нового ассортимента варено-копченых колбасных изделий 88

3.5 Расчет экономической эффективности производства нового ассортимента варено-копченых колбасок 94

ВЫВОДЫ 96

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 97

ПРИЛОЖЕНИЯ 107

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях рынка конкурентоспособность продуктов питания определяется уровнем их безопасности и качества, а также длительностью сроков годности, гарантированных изготовителем.

За последние 10-15 лет структура производства и потребления мясных продуктов в России претерпела значительные изменения. С ростом доходов населения стал расти потребительский спрос на более дорогие виды колбасных изделий - сырокопченые, полукопченые и варёно-копченые. Среди них варено-копченая группа колбас занимает своеобразное промежуточное место. С одной стороны, это, как правило, высококачественные мясные продукты с высокими потребительскими свойствами, с другой стороны, это не слишком дорогая продукция по сравнению с сырокопчеными колбасами.

Несмотря на растущие потребности рынка в варено-копченых колбасах, их производство сегодня все еще характеризуется недостаточно широким ассортиментом наименований и отсутствием новых фасовочно-упаковочных решений, в том числе с возможностью значительного увеличения сроков годности этой продукции [44, 54]. Так, если на «пике» роста объемов производства вареных колбас за короткое время их сроки годности были увеличены с 3 до 60 суток, то традиционные сроки годности варено-копченых колбас до сих пор остаются без изменения (при температуре от 2 до 6 °С - не более 30 суток) с 70-80 гг. прошлого века.

Многочисленные исследования рынка пищевой продукции показывают, что наиболее перспективным направлением создания новых конкурентоспособных продуктов является разработка ассортиментных «линеек» высококачественных изделий, удобных для быстрого потребления (мягкая упаковка, расфасовка небольшой массы и т.п) и устойчивых при длительном хранении (в том числе и без охлаждения). Такая продукция, несомненно, пользовалась бы спросом у потребителей, ведущих активный образ жизни, как высокопитательный продукт, с одной стороны, и как закусочный с высокими органолептическими свойствами, с другой стороны [69].

Решение задач, связанных с повышением качества мясных продуктов и увеличением их сроков годности (особенно при повышенных температурах хранения)

требует комплексного подхода, основанного на применении «барьерных» технологий, при которых получение безопасного продукта рассматривается за счет совокупности высоких санитарно-гигиенических условий при производстве, подбора рецептур, технологических приемов, способов упаковки и других факторов, обеспечивающих микробиологическую стабильность готовой продукции [64, 83, 89]

Исследованиям в области «барьерных» технологий производства мясопродуктов длительных сроков годности были посвящены труды отечественных и зарубежных ученых - A.B. Устиновой, А.И. Жаринова, Л.Г. Винниковой, Л.В. Баля, А.Л. Яцюты, Е.В. Глинской, В.Г. Мчедлишвили, Т.В. Мякенькой, И.С. Патракова, М.А. Цинпаева, L. Leistner, G.W. Gould, В.М. Lund, A.C. Baird-Parker, L.B. Rockland, L.R. Beuchat, M.S. Rahman, E.A. Milkovsky, V. Murmann и др.

В производстве мясных продуктов, включая варено-копченые колбасы, наиболее важными «барьерами» при низком значении общего количества микроорганизмов в исходном сырье являются: консервирующее действие поваренной соли и нитрита натрия, влияние pH, снижение содержания влаги и активности воды. Эти «барьеры» способны обеспечить стабильность варено-копченых колбас при температурах 15-20 °С до 3 суток. Для достижения более длительных сроков при таких температурных режимах представляется перспективным использование дополнительных факторов: применения регуляторов кислотности, вакуумной упаковки и дополнительной тепловой обработки упакованного продукта.

Выпуск варено-копченых колбасных изделий, не требующих холодильного хранения, позволит существенно сократить производственные площади, расходы на приобретение и эксплуатацию оборудования, сделает такую продукцию универсальной для использования в дальних транспортных переездах, авиаперелетах, при отсутствии или нехватки ресурсов холода, в чрезвычайных ситуациях и путешествиях. Учитывая, возрастающие объемы потребления и производства варено-копченых колбас и возможные риски производителей при их изготовлении, научное исследование, направленное на разработку «барьерной» технологии, обеспечивающей стабилизацию безопасности и качества продукции при длительных сроках годности в условиях повышенных температур хранения, является актуальной и своевременной задачей.

Работа выполнена в лаборатории технологии колбас, полуфабрикатов и упаковки ГНУ ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова.

Научная новизна.

Изучена зависимость физико-химических показателей варено-копченых колбасок от рецептурного состава и потерь при тепловой обработке. Показано влияние информационной неопределенности химического состава сырья на формирование показателей качества готового продукта, обеспечивающих его стабильность при хранении. Установлена функциональная зависимость активности воды от содержания влаги и поваренной соли в рецептурах варено-копченых колбасок при добавлении пищевой добавки бактериостатического действия «Баксолан-4». Изучено влияние дополнительной термической обработки на срок годности варено-копченых колбасок. Доказано, что режимы дополнительной технологической обработки (температура 72-75°С, продолжительность 20-30 мин и относительная влажность -75-78%) позволяют увеличить сроки годности в 2 раза.

Для моделирования рецептур нового ассортимента впервые использован математический аппарат четкого и нечеткого моделирования, который позволил на основе критериев оптимизации - минимальной себестоимости и максимальной биологической ценности - обосновать выбор оптимальных рецептур с учетом потерь при тепловой обработке. Обоснована возможность длительного хранения при температуре 20-25°С варено-копченых колбасок за счет подбора рецептурного состава и применения комплекса «барьеров»: пищевой добавки бактериостатического действия «Баксолан-4», вакуумной упаковки и дополнительной термической обработки.

Практическая значимость работы

По результатам выполненных исследований разработана инновационная «барьерная» технология варено-копченых колбасок длительного хранения, включающая: рецептуры, оптимизированные (по сравнению с существующими) по пищевой ценности и себестоимости и обеспечивающие повышенный выход готовой продукции, применение в качестве регулятора кислотности комплексной пищевой добавки «Баксолан-4», вакуумной упаковки и дополнительной тепловой обработки упакованной под вакуумом продукции. При использовании комплекса «барьеров»,

обоснованного результатами исследований, были пролонгированы сроки годности варено-копченых колбас до 60 суток при температуре хранения 20-25°С.

По результатам научных исследований разработана техническая документация: Технические условия (ТУ 9213-002-00419779-10 «Колбаски варено-копченые пастеризованные») и Технологическая инструкция по их производству.

Разработанная технология отмечена золотой медалью на выставке «Золотая осень-2010 г» (г. Москва).

Проведена выработка опытных партий варено-копченых колбасок на двух мясокомбинатах: ООО «Снежана+Д» и ЗАО ММПЗ «Коломенское» (Акты опытно-промышленных выработок от 30 ноября 2010 года и 27 декабря 2010 года).

Расчет экономической эффективности показал, что технология новых видов варено-копченых колбасок в сравнении с существующей может обеспечить экономический эффект в размере 49,5 млн руб. в год (в ценах 2012 г.) при объеме выпуска варено-копченых колбас не менее 5 тонн/сутки.

Апробация работы

Основные положения работы и результаты исследований были представлены: на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов», Углич.- 2011 г, 5-й Конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физико-химических и технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания», Москва, МСХА им. К.А. Тимирязева, -2011г., 14-ой Международной научной конференции памяти В.М. Горбатова. Перспективные направления исследований в области переработки мясного сырья и создания конкурентоспособных продуктов питания, Москва, ВНИИМП.- 2011г , 9-ой Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения». Москва.- МГУПП.- 2011 г, Международной научно-технической конференции «Биологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития». Воронеж.- 2011г., Всероссийском конкурсе «Лучший Российский продукт Ecotrophelia Russia 2012», Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, Саратов, 2012.

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Структура производства и потребления колбасных изделий в России

Колбасные изделия занимают большой удельный вес в питании населения России, а их производство в отечественной мясной промышленности является одним из важнейших показателей деятельности предприятий.

С начала экономических реформ до 2000 года общее потребление мяса населением России неуклонно снижалось. Среднедушевое потребление россиянами мяса и мясопродуктов уменьшилось с 75 килограммов в 1990 году до 45 килограммов в 2000-м при рекомендуемой Всемирной организацией здравоохранения норме потребления 75-80 килограммов в год [58]. Наиболее высокими темпы падения были в течение двух лет после кризиса 1998 года: максимум снижения пришелся на 1999-2000 годы, когда объем потребления составлял всего 59% от уровня 1990 года [82]. В 2011 объем производства колбасных изделий достиг 2473,1 тыс. тонн в год, что составило прирост к 2010 году - 3,75% (рисунок 1).

3000 2500

I

2000 1500 ; 1000 1 500 0 •

• Мясо и пищевые субпродукты - Колбасные изделия |

■ Полуфабрикаты мясные и мясосодержащие ж Консервы мясные и мясосодержащие

Рисунок 1 Динамика объемов производства основных видов продукции (в тыс. т, консервы - в тыс. усл. банок).

При возрастающих объемах производства колбасных изделий по-прежнему сохраняется неравномерность их производства по регионам России (рисунок 2).

Сеееро-КавказскийФед. округ 1%

Дальневосточный федеральный округ 3%

Южный Федеральный

округ 8%

Рисунок 2 Распределение производства колбасных изделий по Федеральным округам РФ

Наибольший объем производства приходится на Центральный (40%), Приволжский (18%), Сибирский (12) и Северо-Западный (11%) Федеральные округа. При этом, в Центральном Федеральном округе 66,6% всех колбасных изделий производится в Москве и Московской области, а в Северо-Западном Федеральном округе - 28,6% в С.-Петербурге и Ленинградской области [23].

Долгое время в России по объемам производства и потребления лидируют вареные колбасные изделия [57]. В 2011 году доля производства вареных колбасных изделий составила 64,59%. В ассортиментном ряду по объемам производства и потребления также выделяются еще четыре группы колбасных изделий: полукопченые колбасы (13,99%); варено-копченые колбасы (8,68%);студни, холодцы, зельцы, заливные и пр. (8,67%); сырокопченые колбасы (2,39%).

Студни, холодцы, зельцы, заливные и пр. Д'ДД 8,67%

Колбасы сыровяленые 0,04%

Колбасы сырокопченые в 2,39%

Колбасы варено-копченые ЕЕ! '8,68%

Колбасы полукопченые СШЗЗЯ 13,99%

Колбасы кровяные ^ 0,08%

Паштеты | 0,68%

Колбасылиеерные \ 0,90% Изделия колбасные вареные

64,

59%

0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00%

Рисунок 3 Распределение объемов производства колбасных изделий по ассортиментным группам (в % к общему объему производства в 2011 году)

Распределение объемов производства между отдельными ассортиментными группами в общем объеме производства копченых колбас показывает, что лидирующее положение сохраняется за полукопчеными (55,8%) и варено-копчеными (34,62%) колбасами. На долю сырокопченых колбас приходится лишь 9,42%, а на долю сыровяленных - всего 0,16% (рисунок 4) [23].

Колбасы сыровяленые Колбасы сырокопченые Колбасы варено-копченые Колбасы полукопченые

0,16%

"] 34,62^

0,00%

10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00%

Рисунок 4 Распределение объемов производства между отдельными ассортиментными группами в общем объеме производства копченых колбас (в %).

Анализ производства различных ассортиментных групп колбасных изделий также свидетельствует о значительной концентрации их производства по отдельным регионам (рисунок 5).

Колбасы сыровяленые

Колбасы сырокопченые

Колбасы варено-копченые

Колбасы полукопченые

Изделия колбасные кровяные

Студни, холодцы, зельцы, заливные и пр.

Колбасы ливерные

Паштеты

Изделия колбасные вареные Г¥гЩ

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,0080,00 90,00100,00

I Дальневосточный федеральный округ т Сибирский Федеральный округ I Уральский Федеральный округ Ж Приволжский Федеральный округ

I Северо-Кавказский Федеральный округ в Южный Федеральный округ I Северо-Западный Федеральный округ я Центральный Федеральный округ

Рисунок 5 Распределение производства различных ассортиментных групп колбасных изделий по Федеральным округам России (в % к общему производству в России)

Так, в Центральном Федеральном округе сосредотачивается 85,91% от объема производства сыровяленных колбас, 69,62% сырокопченых колбас, 64,73% паштетов, 48,73% варено-копченых колбас и до 42% от объема производства вареных колбасных изделий. Меньшая концентрация производства в Центральном Федеральном округе наблюдается для следующих групп колбасных изделий: доля в общем объеме производства кровяных колбас составляет лишь 14,8%, полукопченых колбас - 27,64%, ливерных колбас - 30,64%, студней, холодцов, зельцев, заливных и проч. - 30,14% [23].

По оценкам компании «Бизнес Аналитика» Московский регион является одним из наиболее развитых и насыщенных в отношении прои