автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии тепловой обработки предварительно вакуумированных пищевых систем на основе круп, овощей и мяса птицы

На правах рукописи

ДЕ-СОУЗА Леонард Делали Коджо

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВАКУУМИРОВАННЫХ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ КРУП, ОВОЩЕЙ И МЯСА ПТИЦЫ

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

к

и ! ■

005061187

Воронеж - 2013

005061187

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Родионова Наталья Сергеевна

ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный университет инженерных технологий»

Тертычная Татьяна Ннколаевпа

доктор сельско-хозяйственных наук, профессор ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», кафедра технологии переработки растениеводческой продукции, профессор Шенцова Евгения Сергеевна кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», кафедра технологии хранения и переработки зерна, доцент ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет— МСХЛ имени К.А.Тнмирязева», г. Москва

Защита состоится «28» июня 2013 г. в II22 часов на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.04 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» по адресу: 394036, п Воронеж, пр. Революции, 19, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Автореферат размещен в сети Интернет на официальном сайге Минобрнауки РФ http://www.vak2.ed.gov.ru и официальном сайте ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» http://www.vsuet.ru «27» мая 2013 г. Автореферат разослан «27» мая 2013 г

Ученый секретарь совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание

ученой степени доктора наук у М.Е.Успенская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время отрасль организации питания находится в состоянии интенсивного развитая, на основе технологических инноваций, применения прогрессивного оборудования в целях расширения ассортимента и увеличения выпуска полуфабрикатов различной степени готовности и кулинарной продукции с улучшенными потребительскими свойствами. Тепловая обработка сырья сопровождается существенными изменениями органолегтгаческих показателей, пищевой и биологической ценности, а также технологическими потерями массы. В связи с этим приоритетной задачей развития пищевого производства является сведение до минимума отмеченных недостатков за счет совершенствования технологий.

Перспективным направлением совершенствования в этой области является обработка сырья при пониженных щадящих температурных режимах с предварительной вакуумной упаковкой в полимерную термоустойчивую пленку, известная как Sous-Vide технология, позволяющая получить продукты питания при сохранении массы, пищевой и биологической ценности с увеличением срока хранения. Однако, аспекты применения данной технологии недостаточно изучены в отношении воздействия на поликомпонентные пищевые системы, имеющие в составе животное и растительное сырье.

Вопросам Sous-Vide обработки посвящены работы отечественных и зарубежных ученых, таких как: Крылов Е.А., Колупаева T.JL, Pralus G, Grace W.R., Creed P.G, Baldwin D.E. и др.

Однако, известная информация требует обобщений, а технические решения совершенствования, в связи с чем тема диссертации актуальна.

Диссертационная работа является частью научных исследований кафедры сервисных технологий ВГУИТ по теме «Разработка инновационных технологий в сфере сервиса в условиях структурных и технологических изменений в экономике и на рынке труда» № ГР 01201000517 (2011-2015) гг.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является научное обоснование и совершенствование технологии тепловой обработки поликомпонентных пищевых систем и получение полуфабрикатов высокой степени кулинарной готовности с гарантированным уровнем пищевой и биологической ценности, безопасности для расширения ассортимента продуктов с пролонгированным сроком хранения.

Для достижения поставленной цели были определены и решались следующие задачи:

- обосновать целесообразность выбора сырья для получения поликомпонентных пищевых систем с применением Sous-Vide обработки;

- обосновать выбор полимерных материалов, исследовать их свойства и безопасность в условиях Sous-Vide обработки пищевых поликомпонентных систем;

- определить условия предварительной гидратации круп на примере риса и режимы последующей Sous-Vide обработки, обеспечивающие высокие показатели качества поликомпонентных пищевых систем и полуфабрикатов высокой степе™ готовности;

- исследовать перераспределение форм связи влаги и изменение свойств круп, овощей и животного сырья в процессе Sous-Vide обработки;

- определить режимные параметры Sous-Vide обработки комбинированных пищевых систем, обеспечивающие гарантированный уровень пищевой и биологической ценности, безопасности и пролонгированные сроки хранения полуфабрикатов высокой степени готовности;

- исследовать влияние экстрактов пряных трав на хранимость Sous-Vide обработанных поликомпоненгных пищевых систем, разработать вкусовые композиции с консервирующими свойствами;

- исследовать физико-химические, микробиологические, органолептические, технологические показатели и хранимость Sous-Vide обработанных поликомпонентных пищевых систем;

- разработать математическое описание процессов Sous-Vide обработки компонентов растительного (лука, моркови, свеклы) и животного (мяса птицы) происхождения;

- разработать нормативно-техническую документацию и провести апробацию Sous-Vide обработки поликомпонентных систем в производственных условиях.

Научная новизна. Установлены закономерности влияния предварительной гидратации круп (риса, гречки, пшена) и бобовых (фасоли) на продолжительность их последующей Sous-Vide обработки в диапазоне 333 - 363 К, показана возможность сокращения продолжительности теплового воздействия на 3050% при реализации предварительной гидратации сырья.

Выявлены закономерности процесса гидратации, обезвоживания и перераспределения форм связи влаги при Sous-

Vide обработке растительного (риса длиннозерного, лука, моркови, свеклы) и животного (мяса, жира и шкурки птицы) сырья при температурах 333 - 363 К, установлено, что с понижением температуры обработки переход влаги из свободного в связанное состояние замедляется.

Установлено, что Sous-Vide обработка при температурах 333 - 368 К растительного (риса, лука, моркови, свеклы) и животного (мяса, жира и шкурки птицы) сырья, а также их комбинаций, позволяет повысить пищевую и биологическую ценность готовых продуктов, улучшить цвет и аромат.

Исследована зависимость антиоксида нтных и антибактериальных свойств экстрактов пряных трав, произрастающих в республике Гана - мавританскою перца (Xylopia aethiopica), гвоздики (Di an thus), розмарина (Rosmarinus), мускатного ореха (Myristica), аниса (Pimpinella anisum), мондоры (Mondora), a также их смесей в диапазоне концентрации сухих веществ в экстрактах 2 - 6 %, установлена возможность использования смесей исследуемых трав в качестве консервирующего агента, обеспечивающего прсотонгированние срока хранения продукта в 6-7 раз.

Исследованы условия и уровень эмиссии легшлетучих компонентов полимерных упаковочных материалов при Sous-Vide обработке, позволяющие оценить их безопасность и применимость.

Получено математическое описание процессов Sous-Vide обработки компонентов растительного (лука, моркови, свеклы) и животного (мяса птицы) происхождения, позволяющее идентифицировать технологические потери массы в зависимости от режимных параметров и формы компонентов.

Практическая значимость. Разработаны технологические режимы Sous-Vide обработки: предварительной гидратации риса -температура 353 К, продолжительность 12,0 мин, гидромодуль 1:1,3-1,4 и для рисо-овощных смесей - температура обработки 368 К, продолжительность 15,0 мин, дополнительная влага 9 г/100 г смеси, для рисо-овощных смесей с курицей - температура обработки 368 К, продолжительность 17,0 мин, дополнительная влага 4,5 г/100 г смеси, обеспечивающие исключение технологических потерь, получение поликомпоненгных пищевых систем с повышенной пищевой ценностью и ув сличенными сроками хранения, составляющими 7-15 суток.

Разработаны рецептурно-компонентные решения и техническая документация на ассортимент блюд и полуфабрикатов высокой степени готовности увеличенного срока

хранения, пригодных для специального питания в полевых и экспедиционных условиях.

Разработаны варианты состава пряных композиций, обеспечивающие антиоксидантный, антибактериальный, консервирующий эффекты при введении в комбинированные пищевые системы.

Разработана методика пьезосенсорной оценки безопасности полимерных упаковочных материалов, рекомендуемых для Sous-Vide технологий.

Технология производства поликомпонентных пищевых систем и полуфабрикатов высокой степени готовности апробирована в условиях НИЛ кафедры Сервисные технологии, научно-учебно-производстаенном центре питания ВГУИТ, ООО «Фабрика кухня», ООО «Белая лилия», на основании чего полученные пищевые продукты могут быть рекомендованы для питания в специальных условиях (туризм, экспедиции и т. д.)

Расчетная экономическая эффективность внедрения разработанных поликомпоненгных пищевых систем составляет 17 тыс. р. на 1 т.

Положения, выносимые на защиту:

- свойства полуфабрикатов высокой степени готовности и поликомпонентных пищевых систем достигаемые в процессе Sous-Vide обработки;

режимные параметры, обеспечивающие гарантированные показатели качества полуфабрикатов высокой степени готовности и поликомпонентных пищевых систем при Sous-Vide обработке;

- комплексная оценка качества полуфабрикатов и поликомпонентных пгацевых систем;

- пьезосенсорная оценка безопасности упаковочных полимерных материалов.

Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование соответствует п 3, 4, 6, 10, 11 паспорта специальности 05.18.01 - «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежском государственном университете инженерных технологий (с 2011 по 2013 ге); Международной научно-технической интернет-конференции, посвященной 50-летию кафедры «Процессы и аппараты химических и пищевых производств» (Воронеж, 2011);

Международной заочной научно-практической конференции «Наука и техника в современном мире» (Новосибирск, 2012); УШ международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2012); УШ международной научно-практической конференции «Дни науки-2012» (Прага, 2012); Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2012); Международной ежегодной конференции Института пищевых технологий "ПТ & РоскШхро" (Лас-Вегас, США, 2012); X международной научно-методической конференции посвященной памяти академика РАСХН Немцева Николая Сергеевича «Интродукция нетрадиционных и редких растений» (Ульяновск, 2012); отмечены дипломами межрегиональных выставок «Агропром» (Воронеж, 25-27 мая 2011 г), Воронежского промышленного форума (Воронеж, 1-3 ноября 2011 г), 29-ой межрегиональной выставки «Пищевая индустрия» (Воронеж, 5-7 декабря 2012 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов и результатов, списка литературы из 205 наименований и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении охарактеризовано современное состояние техники и технологии щадящей тепловой кулинарной обработки пищевых продуктов с предварительной вакуумной упаковкой, обоснована актуальность темы диссертационной работы, научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе приведена характеристика сырьевых компонентов и современное состояние вопроса их производства и переработки. Представлена характеристика растительного ( рис, гречка, фасоль, пшено, морковь, луге, свекла) и животного (мясо птицы) сырья. Рассмотрены перспективы развития производства и совершенствования технологий пищевых систем с высокими потребительскими свойствами и увеличенным сроком хранения на основе животного и растительного сырья. На основании проведенного анализа обоснован выбор объектов исследования, сформулированы задачи диссертационной работы и определены методы их решения.

Во второй главе приведены краткие характеристики объектов и информация о методах исследований, применяемых в диссертации. Объектами исследования служили растительное и животное сырье: рис длиннозерный (ГОСТ 6292-93), гречка (ГОСТ 5550-74), фасоль (ГОСТ 7758-75), пшено (ГОСТ 572-60), морковь (ГОСТ Р 51782-2001), лук (ГОСТ Р 51783-2001), свекла (ГОСТ 51811-2001), мясо, жир и шкурка птицы (ГОСТ Р 52702-2006), рисо-овощные смеси, рисо-овощные смеси с мясом, жиром и шкуркой птицы подвергнутые Sous-Vide обработке с последующим охлаждением. Экстракты пряных трав и их композиций. Согласно поставленным в работе задачам, экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедр сервисных технологий, физической и аналитической химии, органической химии, центра стратегического развития научных исследований ВГУИТ, испытательских лабораториях центра AHO «НТЦ» Комбикорм» и КП ВО «Воронежкачество» в г. Воронеже. Анализ химического состава исследуемых объектов в лабораторных условиях проводили с использованием стандартных и оригинальных методов: массовую долю жира - методом Сокслета по ГОСТ 2304286, белка - методом Кьельдаля по ГОСТ 13496.4. Аминокислотный состав сырья определяли методом капиллярного электрофореза на автоматическом аминоанализагоре Капель-105. Оценку аминокислотной сбалансированности и биологической ценности проводили расчетным путем по методике акад. H.H. Липатова. Органолептические и физико-химические показатели качества кулинарных изделий определяли в соответствии с ГОСТ Р 526752006. Количество связанной влаги - методом высушивания на влагомере FD - 610 «КЕТТ» (Япония), антиоксидантную активность — амперометрическим методом на анализаторе антиоксидантной активности «Цвет Яуза-01-AA», антимикробную активность - методом определения чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам, цветовые показатели — методом компьютерной цвегометрии с применением программы для ЭВМ - Multicolor, образованную в среде математического пакета MathCad 14. Изучение состава равновесных газовых фаз над исследуемыми объектами проведено в НИЛ ООО «Сенсорика-Новые технологии» на анализаторе запаха «МАГ-8» с методологией «Электронный нос». Вакуумную упаковку пищевых объектов проводили с применением вакуум-упаковочной машины Besser Vacuum серии Favorit. Исследование влияния влашеодержания теплоносителя и продолжительности

тепловой обработки кулинарных изделий на технологические потери массы проводили с применением пароконвекгомата SelfCooking Center фирмы RATIONAL с функциями измерения температуры внутри продукта в 6 точках системой ClimaPlus Control. Низкотемпературную обработку исследуемых объектов осуществляли при скорости охлаждения 4-5 °С/мин с использованием камеры шокового охлаждения «Zanussi». Схема экспериментальных исследований представлена на рис. 1

Оклемагщаиня литераiурных ланиых и формулировка задач исследования I

I I'atpaCiouca меюликм и исследование термоустойчив» хл и и ue«) паси ост и | упаковочных полимерных ма!сриалоп

Исследование свойств н обоснование выбора сырья д.?» нолнкомнонешныч лпщеиых систем

I'aenue.ii.Hoe сырье 1

Животное сырье j

| Пряные травы

Исследование aiiniouL'M.iaiuiioii it аншбакгсрнально!

Гжраоотка вкусовых

КОМИОШШШ

Крупы.

ОВОЩИ

Филе, жир, I шкурка шипи j

Исследование влияния предварительной i ндрагаипи риса на режимы последующей! силовой кулинарной обработки

Песледопанне алиями* режимов тепловой кулинарной обработки иа игчеиение массы сырья

Исследование влияния рсжп\юн {еплоной кулинарной обработки на шмененяе форм святи влаги

Исследование сенсорных, биохимических показателей и ан i иоксиданшоП активное! и

Обоснование рецептурных соотношений полнкомпоненчных пищевых систем

Обоснование гехнологнческнх режимов ирмиполсгва поли компонентных пищевых систем

Исследование потребительских свойств иолмномноненгиых пищевых систем

Фишко-хичнчские

ИОКаШГСЛН

I (ищевая н биологическая ценноо и

М нкробиоло! нчсскнс поки<а1ели

Храиимосиособноеть

IZZH

Промышленная апробация, разработка нормашвтыехиичеекон документации и оценка жономической »ффсктивностн

Рис. 1. Схема экспериментальных исследований

В третьей главе с целью обоснования выбора безопасных полимерных материалов пьезосенсорным методом проведены исследования состава равновесной газовой фазы в условиях термического воздействия (333-403 К) на полимеры и была разработана методика исследования их устойчивости и безопасности при БошЛ^е обработке.

С применением разработанной методики были исследованы свойства полимерных материалов для вакуумирования пищевых систем в условиях термического воздействия при температурах до 403 К.

По полученным данным построены максимальные масс-аромато граммы газовой среды анализируемых полимерных упаковочных материалов с последующим сравнением со стандартом, в качестве которого выступал воздух, не контактировавший с полимером (рис. 2).

а б в

Рис. 2. Масс-ароматограммы откликов 7-ми сенсорного «пьезоэлектронного носа» в воздухе из полимерной упаковки различных производителей: а - стандарт; б - полимер № 1; в - полимер № 2 На основании полученных данных обоснован выбор полимерной упаковки, производства ООО «ИНТЕР ПАК», которые при термической обработке не выделяют продуктов распада и различия в геометрии масс-ароматограмм опыта и стандарта составляют 28,90 %.

В четвертой главе исследовано влияние предварительной гидратации на результаты 8ои8-У1с1е обработки круп и бобовых: риса длиннозерного, гречки, пшена, фасоли. Исследуемые крупы и бобовые предварительно гидратировали до достижения постоянной массы,затем подвергали вакуумной упаковке в полимерные пакеты с при градиенте вакуума 1,5 - 2,0 % в секунду до достижения значений 97,0 - 99,9 % и последующей тепловой обработке при температурах 333-373 К Степень кулинарной готовности определялась достижением свойственных для данных круп консистенции, структурно-механических и органолеп-

тических показателей. Влагосодержание теплоносителя в рабочей камере аппарата поддерживали на уровне 100 %.

Установлено, что предварительная гидратация круп и бобовых позволила сократить продолжительность Sous-Vide обработки в 1,3-1,5 раза.

Рис. 3. Зависимость изменения массы (а) и скорости изменения массы (б) образцов риса длиннозерного от продолжительности процесса гидратации при температурах: 1 - 293 К, 2 - 303 К, 3 - 313 К, 4 - 323 К, 5 - 333 К, 6 - 343 К, 7 - 353 К, 8 - 363 К, 9 - 373 К

В ходе исследований предварительную гидратацию риса

длиннозерного,

г-1

как наиболее

О 293 313 333 353 373 Г, К Рис. 4. Зависимость продолжительности процесса (1) и максимальной степени гидратации (2) образцов риса от температуры

востребованной агрокультуры республики Гана, проводили до достижения образцами постоянной массы в диапазоне температур 293... 373 К Зависимость изменения массы и скорости изменения массы образцов риса длиннозерного от продолжительности процесса гидратации представлена на рис. 3.

Установлено, что

продолжительность процесса гидратации риса длиннозерного и скорость связывания влаги зависят от температуры и составляют 12

- 48 минут и 0,28 - 1,52 г /мин в исследуемом диапазоне температур гидратации

На основании полученных данных установлена зависимость продолжительности процесса и максимальной

степени гидратации

образцов риса от температуры (рис. 4).

Изменение температуры в диапазоне 313...333 К не приводит к заметному сокращению продолжительности процесса гидратации. При повышении температуры в диапазоне 333...373 К наблюдается стремительное сокращение продолжительности процесса с одновременным увеличением максимальной степени гидратации с 80 до 340 г воды на 100 г исходного риса.

В ходе экспериментальных исследований изучено влияние температуры предварительной гидратации на продолжительность процесса Sous-Vide обработки риса (рис. 5).

Установлено, что при увеличении температуры от 323 до 373 К достигается сокращение продолжительности процесса в 2,2...2,5 раза.

Экспериментально получены результаты применения данной технологии к овощному сырью (моркови, луку, свекле). Для оптимизации параметров обработки овощных и комбинированных рисо-овощных систем было исследовано влияние формы нарезки и размеров кусочков овощей на продолжительность процесса, деструкцию растительных тканей и технологические потери массы На рис. 6 представлены зависимости изменения массы в процессе обработки для наиболее используемых форм - полукольцо (0,3 см), кубик (0,7x0,7 см), крупная соломка (1,5x0,5x0,2 см), мелкая соломка (1,5x0,2x0,1 см), крошка (0,3x0,3 см).

Установлено, что максимальные потери отмечены для формы лука - крошка (16-31 %), минимальные - полукольцо (9 -24 %). Продолжительность процесса снижается в зависимости от формы - с 105 мин до 75 мин - при температуре 333 К и с 30 мин до 15 мин - при температуре 373 К.

Рис. 5. Зависимость продолжительности процесса тепловой кулинарной обработки образцов риса от температуры предварительной гидратации при температурах обработки: 1 - 353 К, 2 - 358 К, 3 - 363 К. 4 - 368 К. 5 - 373 К

О IО 20 30 40 51) Ы) 7» 80 «<> 100 10 r

О ю 2« 30 4(1 5ft Ы) ТО SOWHMHlir-

Й 10 ;« 3l> JO 50 60 70 Mltoot 111 '

а б в

Рис. 6 Зависимость изменения массы упакованных образцов лука (а - кольцо, б - кубик в - крошка) от продолжительности тепловой обработки при различных температурных режимах: 1 - 333 К, 2 - 343 К, 3 - 353 К, 4 - 363 К, 5 - 373 К, 6 - обработка традиционным способом Для моркови максимальные потери отмечены для формы -мелкая соломка (11 - 24 %), минимальные - кубик (6 - 19 /о). Продолжительность процесса снижается в зависимости от формы с 115 мин до 90 мин - при температуре 333 К и с 20 мин до 12 мин - при температуре 373 К.

Для свеклы максимальные потери отмечены для формы -крупная соломка (11 - 27 %), минимальные - кубик (8 - 23 /о). Продолжительность процесса снижается в зависимости от формы с 135 мин до 115 мин - при температуре 333 К и с 30 мин до 25 мин - при температуре 373 К.

Исследовано влияние режимов Sous-Vide обработки на изменение форм связи влаги в овощах, предварительно упакованных в полимерную пленку (рис. 7).

« 10 20 30 40 5ft 60 70 80 40 "

ii\V Jt '1

li 10 20 30 -Ml 50 60 7» ¿0 wW.?

0 10 20 30 40 50 60 70 80

а б в

Рис. 7 Зависимости скорости обезвоживания овощей (а - свеклы; б - моркови; в -лука) обработанных при различных температурных режимах: 1 - 333 К, 2 - 373 К, 3 - обработка традиционным способом При анализе графических зависимостей было выявлено, что при исследуемых режимах обработки увеличивается общее влагосодержание образцов (соответствует суммарной площади фигур, ограниченных функцией постоянной и убывающей скорости обезвоживания). Кроме того, наличие полимерной упаковки, а также характеристики теплоносителя в рабочей камере аппарата оказывают существенное влияние на переход свободной влаги в связанное состояние. Скорость обезвоживания меняется в следующих диапазонах: от 1,16 до 1,85 %/мин (333 К; 373 К) - для образцов свеклы; от 1,05 до 1,74 %/мин (333 К; 373 К) - для

образцов моркови; от 1,02 до 1,97 %/мин (333 К; 373 К) - для образцов лука, что ниже соответствующих значений, достигаемых при обработке традиционным способом: в 1,38...2,21 раза - для образцов свеклы; в 1,33...2,21 раза — для образцов моркови; в 1,21...2,35 раза - для образцов лука.

При введении в состав рецептуры животного сырья (мясо, жир и шкурка птицы) изучали влияние формы образцов: кубик (0,7x0,7 см), крупная соломка (1,5^0,5x0,2 см) и фарш (0,1 см) и температурных режимов на технологические потери массы при предварительной з'паковке в полимерную пленку (рис. 8).

о Ml :') 30 4<1 50 007*0 SO 90l00~ vl,it 0 HI 20 .1(1 4050 61) 70 80 vw!l 0 10 20 30 40 50 (.0 70 ¡SO 90100T-41,11

а б в

Рис. 8 Зависимость изменения массы мяса птицы (а - фарш; б -кубик; в - крупная соломка) от продолжительности тепловой обработки при различных температурах: 1 - 333 К, 2 - 343 К, 3 - 353 К. 4 - 363 К, 5 - 373 К, 6 - обработка традиционным способом Установлено, что потери массы зависят от формы сырья, а также от режимных параметров Sous-Vide обработки: от 19,0 до 28,0 % (333 К; 373 К) - для фарша; от 17,0 до 26,5 % (333 К; 373 К) - для кубика; от 13,5 до 24,5 % (333 К; 373 К) - для крупной соломки. При этом потери массы мяса птицы различной формы при обработке традиционным способом составляют 30,0 - 33,0 %.

Также установлено, что скорость обезвоживания меняется в следующих диапазонах: от 0,51 до 0,87 г/мин (333 К; 373 К) - для фарша; от 0,62 до 0,95 г/мин (333 К; 373 К) - для кубика; от 0,86 до 1,16 г/мин (333 К; 373 К) - для крупной соломки, скорость процесса обезвоживания упакованных образцов ниже соответствующих значений достигаемых при обработке традиционным способом: в 1,22.. .2,10 раза — для фарша; в 1,30.. .2,0 раза - для кубика; в 1,22... 1,65 раза - для крупной соломки, что свидетельствует о перераспределении влаги в сторону увеличения связанной формы, что позволяет предположить возрастание сроков годности продукта. Установлена наиболее предпочтительная форма мяса птицы - кубик 0,7x0,7 см, позволяющая одновременно довести до кулинарной готовности растительные и животные компоненты системы при температуре 368 К

В пятой главе в целях конкретизации рецсптурно-компонентных решений, исследовали влияние дополнительно вносимой в рецептуры влаги на органолептические показатели комбинированных систем, содержащих гидратированный рис, лук и морковь. Количество дополнительно вносимой воды варьировали в диапазоне от 0 (контроль) до 11,5 % по массе смеси. Изменения форм связи влаги анализировали на основании экспериментальных графических зависимостей скорости обезвоживания поликомпонентных пищевых систем (рис. 9).

>1: 'мин' <1т 'мин

1.6- 1.6

0.6 -

_......... ............. И......х .

0 III 20 31) 40 5!) 60 70 Н(| «1«. О 10 20 .511 40 50 60 70 811 'ЛЛ^'."- О 1(1 20 30 4(1 5(1 61) 70 80 90« . %

а б в

Рис. 9. Графические зависимости скорости обезвоживания образцов блюд (а - без добавления воды; б - с добавлением воды (8,5 %); в - с добавлением воды (11,5 %)) обработанных при различных температурных режимах: 1 - 333 К, 2 - 373 К

Установлено, что соотношение свободной и связанной влаги в опытных образцах, по сравнению с контролем, изменяется в сторону преобладания связанной фракции влаги, а при добавлении воды в количестве, превышающем 9,0 % от общей массы блюда, происходит увеличение массовой доли свободной влаги, влекущей ухудшение консистенции продукта.

При введении в рецешуру поликомпонентных систем сырья животного происхождения (филе, жир и шкурка птицы), следует учитывать количество влаги, выделяемое при денатурации животных белков, которое частично компенсирует введение в рецептур}' дополнительно требуемых количеств воды перед термической обработкой В связи с этим количество влаги варьировали в диапазоне от 0 (контроль) до 6,0 % по массе (рис. 10).

| г (РЛ |

>"• 1.21.0- /1.00.8- / - ■ ■ -Л 0.8Г X 1

О 10 20 30 40 50 «О 70 811 90W.fi (I 10 20 30 40 50 60 70 80 I! 10 20 30 411 50 60 70 ЯП 90«'. %

а б В

Рис. 10. Графические зависимости скорости обезвоживания образцов блюд (а - без добавления воды; б - с добавлением воды (3,0 %); в - с добавлением воды (6,0 %)) обработанных при различных температ урных режимах: 1 -333 К, 2-373 К

Установлено, что введение воды в рецептуры в количествах, превышающих 4,0-4,5 % от общей массы животно-растительной системы, влечет за собой увеличение доли свободной влаги.

Получены уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс Sous-Vide обработки компонентов животного и растительного происхождения, а именно позволяющие идентифицировать потери массы в зависимости от режимных параметров проведения процесса (Z - потери массы, %; X - температура теплоносителя, К; Y -влагосодержание теплоносителя, %):

- для мяса птицы (кубик 0,7x0,7 см)

Z=461,72-0,079X-2,88Y-0,0002X2+0,0002XY+0,0046Y ;

- для моркови (соломка 1,5x0,5x0,2 см)

Z=457,84-0,075X-2,93Y-0,0004X2+0,0003XY+0,0038Y~;

- для лука (кубик 0,7x0,7 см)

Z=465,57-0,064X-2,63Y-0,0001X2+0,0003XY+0,0056Y;

- для свеклы (соломка 1,5x0,2x0,1 см)

Z=458,23-0,080X-2,85Y-0,0004X2+0,0003XY+0,0055Y".

В шестой главе приведены результаты разработки технологии поликомпонентных пищевых систем (крупо-овощных и крупо-овощных с птицей) и исследований их физико-химических, технологических и потребительских свойств. Исследование суммарных ароматов компонентов пищевых систем (на примере лука) пьезосенсорным методом (рис. 11) показало, что различные режимы тепловой обработки приводят к изменению содержания в равновесной газовой фазе над пробами основных легколетучих органических соединений: кислот, кетонов, альдегидов, спиртов, S-содержащих соединений. По-сравнению с традиционными режимами тепловой обработки новая технология позволяет сохранить более высокие концентрации

ароматообразующих соединений.

Рис. 11. Масс-ароматограммы откликов 5-ти сенсорного «пьезоэлектронного носа» в равновесной газовой фазе (РГФ) над пробами лука, полученных при различных температурных режимах обработки: а - 333 К; б - 373 К; в - обработка традиционным способом Следует также отметить, что тепловая кулинарная обработка в интервале 333...343 К позволяет обеспечить более

высокие качественные характеристики получаемых продуктов, отмечается увеличение значений антиоксидангной актвности растительного сырья: для лука - в 2,6 раза, для моркови - в 1,4 раза, для свеклы - в 1,8 раза, что по-видимому' обусловлено сохранением ангиоксидангаых свойств термолабильных компонентов флавоноидов, танина, антоцианов, а также витамина С.

При исследовании цветовых характеристик отваров моркови и свеклы, полученных из овощей, обработанных по разрабатываемой технологии установлено, что числовые значения красного цвета достигают наибольших значений в отварах упакованных образцов, обработанных при температуре 333 К, что превышает в 1,25 раза аналогичные значения для отваров упакованных образцов, обработанных при температуре 373 К и в 1,45 раза - для отваров образцов, обработанных традиционным способом, что, вероятно, обусловлено сохранением свойств красящих веществ.

В целях разработки способов пролонгирования сроков хранения поликомпонентных пищевых систем, полученных при щадящих режимах, было проведено исследование антиоксида нтных и антибактериальных свойств водных экстрактов пряных трав (место произрастания республика Гана) и их смесей (рис. 12, табл. 1) , а также влияние на них в тепловой обработки.

iéáiiii '

1 2 3 4 3 6 ÍZJ4

чл »cipa»»,! г S Ымечделргщиа ачсзрдгтл 8 % «КОмммлтмии* Зкевдкта 2& лии-иеч-гигцля «ucfpefa 5 %

а б

Рис. 12 Антиоксидантная активность водных экстрактов пряных трав (а): 1 - гвоздика; 2 - мавританский перец; 3 - розмарин; 4 - мускатный орех; 5 - анис; б -мондора и их смесей (б): 1 - смесь № 2; 2 - смесь № 3; 3 - смесь № 1; 4 - смесь № 4 Было выявлено, наличие высокой антиоксиданшой активности водных экстрактов исследуемых пряных трав и их смесей, отмечено, что при возрастании массовой доли сухих веществ в экстракте с 2,0 до 6,0 %, значение данного показателя возрастает в 1,7...2,0 раза. При этом наибольшей антиоксиданшой активностью обладает экстракт мондоры, однако использование этого растения ограничено из-за существенного влияния на органолептические свойства готовых продуктов, а из смесей пряных трав наиболее высокие значения отмечены для смеси № 4.

Варианты рецептур смесей пряных трав

Таблгща 1

Наименование пряной травы Массовая доля в смеси, % мае.

Смесь № 1 Смесь № 2 Смесь № 3 Смесь № 4

Гвоздика - 35,0 35,0 20,0

Мавританский перец 10,0 20,0 5,0 _

Розмарин 35,0 25,0 25,0 20,0

Мускатный орех 35,0 20,0 . 30,0

Анис 10,0 - 30,0 15,0

Мовдора 10,0 - 5,0 15,0

----■—-------— —— ---—.г «^ы^дшхи * иму\ 1 рао

Республики Гана и их композиций подтвердило возможность их использования в качестве консервантов. Установлено, что при увеличении концентрации экстракта с 2 % до 6 % антибактериальная активность возрастает на 20-60 %.

На основании проведенных исследований разработаны технологические схемы производства полуфабрикатов высокой степени готовности «Смесь рисо-овощная с курицей» и «Смесь рисо-овощная» (рис. 13).

Рис т=100 |

Гидратация т„=30г,Т=353 К, г=12 мин

Рис

шдратированнын т-132г

Морковь ш=30 г Лук т=30 г Спешш т-3 г Вола т=15 г

Первичная обработка первичная обработка Экстрагирование Т=333 К, т-10 мин

Соломка 1.5*0,5*0,2 ш=251 Кубик 0,7x0,7 га =25 г _>кЧП раКТ С.В.=]7%,п1=18г

Соединение

Перемешивание

Вакуумная упаковка Р=200 Па

Тепловая обработка Т=368 К. \У= 100 %. т=15 мин

Рнсо-овошная смесь Т=368 К'. т=200 г

Охлаждение Т=293 К, т=25 мин

Хранение готового блюда Т=277*2 К

Рис. 13 Рецептурно-технолотическая схема производства рисо-овощной смеси Исследование показателей пищевотт и биологической ценности пищевых поликомпонентных систем (рисо-овощных

смесей и рисо-овощных смесей в жрицей) показало их высокую пищевую ценность (табл. 2).

Таблица 2

Показатели биологической ценности рисо-овощной смеси _и рисо-овощной смеси с курицей_

Наименование показателя Рисо-овощная смесь Рисо-овощная смесь с курицей

Традиционный способ С применением Sous-Vide обработки Традиционный способ С применением Sous-Vide обработки

Физико-химические показатели

Массовая доля белка, % 7,85 8,58 18,16 24,27

Массовая доля жира, % 2,64 3,36 9,42 12,14

Массовая доля углеводов, % 56,23 61,44 57,60 62,15

Витамин А, мг/кг 1,3 2,5 1,35 2,55

Витамин В], мг/кг 0,16 0,42 0,17 0,42

Витамин В2, мг/кг 0,07 0,17 0,13 0,22

Витамин С, мг/кг 1,80 3,10 1,85 3 Д

Витамин Д3, мг/кг 1,15 2,30 1,22 2,32

Аминокислотный состав

Изолейцин 5,40 4,62 4,35 5,97

Лейцин 12,37 14,0 13,71 13,72

Лизин 12,02 12,69 15,05 13,67

Метионин+цистин 4,69 5,19 5,50 8,4

Фенилаланин+тирозин 9,05 9,41 11,95 11,97

Треонин 5,85 5,70 7,34 7,12

Валин 5,87 5,24 6,86 7,74

Триптофан 1,24 1,25 1,20 1,21

Показатели биологической ценности

КРАС, % 18,20 20,70 24,30 25,60

Биологическая ценность, % 6030 68,20 70,10 76,20

Экспериментально установлено, что для образцов рисо-овощных смесей, полученных с применением Sous-Vide обработки, время достижения критических значений КМАФАНМ, опасных для здоровья потребителя (5x104 КОЕ/г), составило: при температуре хранения Т=276±2,0 К - 15 суток; при Т=298±2,0 К - 7 суток. В контрольных образцах, при тепловой обработке традиционным способом, период достижения аналогичных показателей, составил 24 и 48 часов при

температурах хранения Т=298±2,0 и Т=276±2,0 К соответственно. В течение исследуемых сроков хранения в экспериментальных образцах не были обнаружены: Escherihia coli, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens и Listeria monocytogenes.

Таким образом, доказано, что разработанные поликомпонентные пищевые системы, обработанные при температурах 363-368 К, могут храниться без специального охлаждения 6-8 суток и пригодны, в том числе, для организации питания в полевых условиях (туризм, экспедиции и т. д.).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1.Обоснована целесообразность сочетания риса длиннозерного, моркови, лука, мяса, жира и шкурки птицы, пряных трав для получения поликомпонентных систем с применением щадящих режимов тепловой обработки и предварительной упаковки в полимерные материалы.

2. Разработана методика пъезосенсорного тестирования влияния полимерных материалов на безопасность с целью их применения при термической обработке пищевых систем и обоснован выбор полимерного материала для предварительной упаковки пищевого сырья перед его тепловой обработкой в диапазоне температур 333-403 К.

3. Установлены технологические режимы: предварительная гидратация - температура 353 К, продолжительность 12,0 мин, гидромодуль 1:1,3-1,4, последующая тепловая обработка - температура 363-368 К, продолжительность 15,0 мин, количество дополнительно вносимой влаги 25-40 г/100 г крупы или бобовых.

4. Анализ скорости обезвоживания объектов в условиях стационарного подвода тепла показал, что в процессе тепловой обработки увеличивается доля связанной влаги в продукте (в 1,61,8 раза), что обеспечивает увеличение сроков годности.

5. Определены режимы щадящей тепловой обработки поликомпонентных пищевых систем при пролонгировании сроков хранения для рисо-овощных смесей - температура 368 К, продолжительность 15,0 мин, дополнительная влага 7 - 9г/100 г смеси, для рисо-овощных смесей с курицей - температура 368 К, продолжительность 17,0 мин, дополнительная влага 4 - 4,5г/100 г смеси.

6. Составлены вкусовые пряные композиции на основе водных экстрактов гвоздики, мускатного ореха, мондоры, мавританского перца, аниса, розмарина, позволяющие увеличить срок хранения новых пищевых систем до 6-7 суток без искусственного охлаждения за счет антибактериальных и антиоксидантных свойств смесей данных растений.

7. Физико-химические, микробиологические, органо-лептические и технологические показатели комбинированных вакуумированных пищевых систем - полуфабрикатов высокой степени готовности: «Смесь рисо-овощная» и «Смесь рисо-овощная с курицей», доказывают повышенную пищевую и биологическую ценность, возможность увеличения сроков хранения.

8. Математическое описание процесса Sous-Vide обработки компонентов растительного и животного происхождения позволяет идентифицировать технологические потери массы в зависимости от режимных параметров проведения процесса и формы компонентов.

9. Разработана техническая документация на полуфабрикаты высокой степени готовности: «Смесь рисо-овощная» и «Смесь рисо-овощная с курицей», проведена апробация новой технологии в производственных условиях. Расчетная экономическая эффективность составляет 17 тыс. р. на 1 т.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1.Родионова, Н.С. Влияние режимов предварительной гидратации на тепловую обработку риса для специального питания [Текст] / Н.С. Родионова, Е.С. Попов, Л.Д.К. Де-Сруза // Хранение и переработка сельхозсырья.- 2012,- № 3,- С. 25-27.

2.Родионова, Н.С. Влияние режимов обработки рисо-овощных смесей на формы связи влаги [Текст] / Е.С. Попов, М. Лукили, Л.Д.К Де-Соуза // Вестник РАСХН,- 2012,- №5,- С. 78-80.

3.Родионова, Н.С. Исследование параметров инновационной низкотемпературной термовлажностной обработки полуфабрикатов из овощей [Текст] / Н.С. Родионова, Е.С. Попов, Л.Д. К Де-Соуза // Вестник ВГУИТ,- 2012,- № 4,- С. 10-12.

4.Родионова, Н.С. Влияние режимов низкотемпературной термовлажностной обработки на цветовые и биохимические

показатели полуфабрикатов из моркови и свеклы [Текст] / Н.С. Родионова, Е.С. Попов, Л.Д.К. Де-Соуза // Известия ВУЗов. Пищевая технология.- 2012,- № 5-6,- С. 15-17.

Публикации в других изданиях н материалах конференций

5.Родионова, Н.С. Исследование параметров инновационной низкотемпературной термо-влажностной обработки полуфабрикатов из свеклы [Текст] / Н. С. Родионова,Е.С.Попов, Л.Д.К Де-Соуза //Народное хозяйство.- 2011,- № 5,- С. 68-70.

6. Родионова, Н.С. Влияние режимов низкотемпературной термо-влажностной обработки с предварительной вакуумной упаковкой в полимерную пленку на формы связи влаги в корнеплодах моркови, свеклы и лука [Текст] /Н.С. Родионова, Е.С. Попов, Л.Д.К. Де-Соуза // Материалы международной заочной научно-практической конференции «Наука и техника в современном мире»,- Новосибирск, 2012,- С. 68-72.

7. Родионова, Н.С. Влияние вакуумирования на пищевую ценность различных круп и фасоли при термо-влажностной обработке в условиях пароконвекгомата /[Текст] / Н. С. Родионова, И. Б. Чайкин, Л Д. К. Де-Соуза // Материалы Международной научно-технической интернет-конференции, посвященной 50-лсгию кафедры «Процессы и аппараты химических и пищевых производств», Воронеж, 2011. - С. 251-253.

8. Родионова, Н.С. Исследование влияния способов нарезки на потери массы полуфабрикатов из моркови и свеклы [Текст] / Н.С. Родионова, Е.С. Попов, Л.Д.К. Де-Соуза // Материалы VIII международной научно-практической конференции «Дни науки-2012»,- Прага, 2012,- С. 39-42.

9. Low-Temperature Processing of Rice, Fish, and Vegetables in Vacuum-Sealed Plastic Pouches [Текст] / L.D.K. De-Souza, T.I. Bakhtina, E.S. Popov, N.S. Rodionova // Materials of international conference "IFT & FoodExpo". - Las-Vegas, 2012. - P. 196.

Подписано в печать 27.05.2013. Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУВПО «ВГУИТ»)

Отдел полиграфии ФГБОУВПО «ВГУИТ» Адрес университета и отдела полиграфии: 394036, Воронеж, пр. Революции, 19

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ

На правах рукописи

04201360492

ДЕ-СОУЗА ЛЕОНАРД ДЕЛАЛИ КОДЖО

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВАКУУМИРОВАННЫХ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ КРУП, ОВОЩЕЙ И МЯСА ПТИЦЫ

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной

продукции и виноградарства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Родионова Н.С.

Воронеж - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.......................................................................................................... 5

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ SOUS-VIDE ОБРАБОТКИ КУЛИНАРНОЙ ПРОДУКЦИИ 11

1.1. Характеристика сырьевых компонентов и современное состояние их производства........................................................ 12

1.1.1. Сырье растительного происхождения (крупы, бобовые, овощи)...................................................................... 12

1.1.2. Сырье животного происхождения (мясо птицы)..... 18

1.2. Способы тепловой кулинарной обработки пищевых

продуктов.............................................................................. 21

1.2.1. Процессы, происходящие при тепловой кулинарной обработке пищевых продуктов............................................ 21

1.2.2. Традиционные способы тепловой кулинарной обработки пищевых продуктов................................................. 23

1.2.3. Низкотемпературная тепловая кулинарная обработка пищевых продуктов с применением технологии Sous-Vide..... 30

1.2.4. Технологическое оборудование, применяемое для Sous-Vide обработки................................................................ 33

1.2.5. Классификация упаковочных материалов и оборудования для вакуумной упаковки пищевых продуктов............... 35

1.2.6. Способы производства продуктов питания с применением вакуумной упаковки......................................................................................39

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. ОБЬЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ................................................................................................45

2.1. Объекты исследования............................................................................................45

2.2. Организация эксперимента................................................................................45

2.3. Методы и методики экспериментальных исследований сырья и готовых продуктов..............................................

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ УПАКОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПРОЦЕССОВ ГИДРАТАЦИИ И SOUS-VIDE ОБРАБОТКИ КРУП И БОБОВЫХ ..........................................................................................................................................................................50

3.1. Исследование безопасности полимерных упаковочных материалов для Sous-Vide обработки пищевых продуктов..................50

3.2. Исследование безопасности полимерных материалов в условиях теплового воздействия......................................................................................56

ГЛАВА 4. Обоснование технологических режимов Sous-Vide ОБРАБОТКИ многокомпонентных пищевых систем....................................61

4.1. Исследование влияния предварительной гидратации круп

и бобовых на процесс Sous-Vide обработки................................. 61

4.2. Исследование влияния режимов Sous-Vide обработки на технологические потери и физико-химические свойства овощного сырья................................................................................... 66

4.3. Исследование влияния режимов Sous-Vide обработки на формы связи влаги в корнеплодах лука, моркови и свеклы.......... 76

4.4. Обоснование режимов Sous-Vide обработки и исследование свойств животного сырья........................................................ 81

ГЛАВА 5. ОБОСНОВАНИЕ РЕЦЕПТУРНО-КОМПОНЕНТНЫХ РЕШЕНИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ SOUS-VIDE ОБРАБОТКИ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ПИЩЕВЫХ СИСТЕ...... 89

5.1. Разработка рецептурно-компонентных решений и обоснование технологических режимов обработки рисо-овощных смесей....................................................................................................................................................................89

5.2. Разработка рецептурно-компонентных решений и обоснование технологических режимов Sous-Vide обработки рисо-овощных

смесей с мясом птицы................................................................................................93

5.3. Математическая обработка результатов экспериментальных исследований........................................................................................98

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА SOUS-VIDE ТЕХНОЛОГИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ

КОМПОНЕНТОВ И КОМБИНИРОВАННЫХ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО И ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ 102

6.1. Исследование влияния режимов Sous-Vide обработки на сенсорные и химические показатели репчатого лука............................102

6.2. Изучение влияния Sous-Vide обработки на цветовые и химические показатели моркови и свеклы................................ 107

6.3. Исследование антиоксидантной и антибактериальной активности экстрактов пряных трав..............................................................................113

6.4. Исследование влияния режимов Sous-Vide обработки на

показатели качества поликомпонентных пищевых систем............ 117

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ................................. 124

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ......................... 126

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................... 145

Введение

Актуальность работы. В настоящее время отрасль организации питания находится в состоянии интенсивного развития, на основе технологических инноваций, применения прогрессивного оборудования в целях расширения ассортимента и увеличения выпуска полуфабрикатов различной степени готовности и кулинарной продукции с улучшенными потребительскими свойствами. Тепловая обработка сырья сопровождается существенными изменениями органолептических показателей, пищевой и биологической ценности, а также технологическими потерями массы. В связи с этим приоритетной задачей развития пищевого производства является сведение до минимума отмеченных недостатков за счет совершенствования технологий.

Перспективным направлением совершенствования в этой области является обработка сырья при пониженных щадящих температурных режимах с предварительной вакуумной упаковкой в полимерную термоустойчивую пленку, известная как Sous-Vide технология, позволяющая получить продукты питания при сохранении массы, пищевой и биологической ценности с увеличением срока хранения. Однако, аспекты применения данной технологии недостаточно изучены в отношении воздействия на поликомпонентные пищевые системы, имеющие в составе животное и растительное сырье.

Вопросам Sous-Vide обработки посвящены работы отечественных и зарубежных ученых, таких как: Крылов Е.А., Колупаева T.JL, Pralus G., Grace W.R., Creed P.G., Baldwin D.E. и др.

Однако, известная информация требует обобщений, а технические решения совершенствования, в связи с чем тема диссертации актуальна.

Диссертационная работа является частью научных исследований кафедры сервисных технологий ВГУИТ по теме «Разработка инновационных технологий в сфере сервиса в условиях структурных и технологических изменений в экономике и на рынке труда» № ГР 01201000517 (2011-2015) гг.

Цель и задачи исследований. Целыо диссертационной работы является научное обоснование и совершенствование технологии тепловой обработки поликомпонентных пищевых систем и получение полуфабрикатов высокой степени кулинарной готовности с гарантированным уровнем пищевой и биологической ценности, безопасности для расширения ассортимента продуктов с пролонгированным сроком хранения.

Для достижения поставленной цели были определены и решались следующие задачи:

- обосновать целесообразность выбора сырья для получения поликомпонентных пищевых систем с применением Sous-Vide обработки;

- обосновать выбор полимерных материалов, исследовать их свойства и безопасность в условиях Sous-Vide обработки пищевых поликомпонентных систем;

- определить условия предварительной гидратации круп на примере риса и режимы последующей Sous-Vide обработки, обеспечивающие высокие показатели качества поликомпонептных пищевых систем и полуфабрикатов высокой степени готовности;

- исследовать перераспределение форм связи влаги и изменение свойств круп, овощей и животного сырья в процессе Sous-Vide обработки;

- определить режимные параметры Sous-Vide обработки комбинированных пищевых систем, обеспечивающие гарантированный уровень пищевой и биологической ценности, безопасности и пролонгированные сроки хранения полуфабрикатов высокой степени готовности;

- исследовать влияние экстрактов пряных трав на хранимость Sous-Vide обработанных поликомпонентных пищевых систем, разработать вкусовые композиции с консервирующими свойствами;

- исследовать физико-химические, микробиологические, органолепти-ческие, технологические показатели и хранимость Sous-Vide обработанных поликомпонентных пищевых систем;

- разработать математическое описание процессов Sous-Vide обработки

компонентов растительного (лука, моркови, свеклы) и животного (мяса птицы) происхождения;

- разработать нормативно-техническую документацию и провести апробацию Sous-Vide обработки поликомпонентных систем в производственных условиях.

Научная новизна. Установлены закономерности влияния предварительной гидратации круп (риса, гречки, пшена) и бобовых (фасоли) на продолжительность их последующей Sous-Vide обработки в диапазоне 333 -363 К, показана возможность сокращения продолжительности теплового воздействия на 30-50% при реализации предварительной гидратации сырья.

Выявлены закономерности процесса гидратации, обезвоживания и перераспределения форм связи влаги при Sous-Vide обработке растительного (риса длиннозерного, лука, моркови, свеклы) и животного (мяса, жира и шкурки птицы) сырья при температурах 333 - 363 К, установлено, что с понижением температуры обработки переход влаги из свободного в связанное состояние замедляется.

Установлено, что Sous-Vide обработка при температурах 333 - 368 К растительного (риса, лука, моркови, свеклы) и животного (мяса, жира и шкурки птицы) сырья, а также их комбинаций, позволяет повысить пищевую и биологическую ценность готовых продуктов, улучшить цвет и аромат.

Исследована зависимость антиоксидантных и антибактериальных свойств экстрактов пряных трав, произрастающих в республике Гана - мавританского перца (Xylopia aethiopica), гвоздики (Dianthus), розмарина (Rosmarinus), мускатного ореха (Myristica), аниса (Pimpinella anisum), мондо-ры (Mondora), а также их смесей в диапазоне концентрации сухих веществ в экстрактах 2 - 6 %, установлена возможность использования смесей исследуемых трав в качестве консервирующего агента, обеспечивающего пролон-гированние срока хранения продукта в 6-7 раз.

Исследованы условия и уровень эмиссии легколетучих компонентов полимерных упаковочных материалов при Sous-Vide обработке, позволяющие оценить их безопасность и применимость.

Получено математическое описание процессов Sous-Vide обработки компонентов растительного (лука, моркови, свеклы) и животного (мяса птицы) происхождения, позволяющее идентифицировать технологические потери массы в зависимости от режимных параметров и формы компонентов.

Практическая значимость. Разработаны технологические режимы Sous-Vide обработки: предварительной гидратации риса - температура 353 К, продолжительность 12,0 мин, гидромодуль 1:1,3-1,4 и для рисо-овощных смесей - температура обработки 368 К, продолжительность 15,0 мин, дополнительная влага 9 г/100 г смеси, для рисо-овощных смесей с курицей - температура обработки 368 К, продолжительность 17,0 мин, дополнительная влага 4,5 г/100 г смеси, обеспечивающие исключение технологических потерь, получение поликомпонентных пищевых систем с повышенной пищевой ценностью и увеличенными сроками хранения, составляющими 7-15 суток.

Разработаны рецептурно-компонентные решения и техническая документация на ассортимент блюд и полуфабрикатов высокой степени готовности увеличенного срока хранения, пригодных для специального питания в полевых и экспедиционных условиях.

Разработаны варианты состава пряных композиций, обеспечивающие антиоксидантиый, антибактериальный, консервирующий эффекты при введении в комбинированные пищевые системы.

Разработана методика пьезосенсорной оценки безопасности полимерных упаковочных материалов, рекомендуемых для Sous-Vide технологий.

Технология производства поликомпонентных пищевых систем и полуфабрикатов высокой степени готовности апробирована в условиях НИЛ кафедры Сервисные технологии, научно-учебно-производственном центре питания ВГУИТ, ООО «Фабрика кухня», ООО «Белая лилия», на основании че-

го полученные пищевые продукты могут быть рекомендованы для питания в специальных условиях (туризм, экспедиции и т. д.)

Расчетная экономическая эффективность внедрения разработанных поликомпонентных пищевых систем составляет 17 тыс. р. на 1 т.

Положения, выносимые на защиту:

- свойства полуфабрикатов высокой степени готовности и поликомпонентных пищевых систем достигаемые в процессе Sous-Vide обработки;

- режимные параметры, обеспечивающие гарантированные показатели качества полуфабрикатов высокой степени готовности и поликомпонентных пищевых систем при Sous-Vide обработке;

- комплексная оценка качества полуфабрикатов и поликомпонентных пищевых систем;

- пьезосенсорная оценка безопасности упаковочных полимерных материалов.

Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности.

Диссертационное исследование соответствует п 3, 4, 6, 10, 11 паспорта специальности 05.18.01 - «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежском государственном университете инженерных технологий (с 2011 по 2013 г.г.); Международной научно-технической интернет-конференции, посвященной 50-летию кафедры «Процессы и аппараты химических и пищевых производств» (Воронеж, 2011); Международной заочной научно-практической конференции «Наука и техника в современном мире» (Новосибирск, 2012); VIII международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2012); VIII международной научно-практической конференции «Дни науки-2012» (Прага, 2012); Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые

продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2012); Международной ежегодной конференции Института пищевых технологий "ШТ & РооёЕхро" (Лас-Вегас, США, 2012); X международной научно-методической конференции посвященной памяти академика РАСХН Немцева Николая Сергеевича «Интродукция нетрадиционных и редких растений» (Ульяновск, 2012); отмечены дипломами межрегиональных выставок «Агропром» (Воронеж, 25-27 мая 2011 г), Воронежского промышленного форума (Воронеж, 1-3 ноября 2011 г.), 29-ой межрегиональной выставки «Пищевая индустрия» (Воронеж, 5-7 декабря 2012 г).

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ, ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ SOUS-VIDE ОБРАБОТКИ КУЛИНАРНОЙ

ПРОДУКЦИИ

В настоящее время отрасль организации питания находится в состоянии интенсивного развития, на основе технологических инноваций, применения прогрессивного оборудования в целях увеличения выпуска полуфабрикатов различной степени готовности и кулинарной продукции с улучшенными потребительскими свойствами. В решении этой задачи важная роль принадлежит организации широкомасштабного промышленного производства пищевых продуктов и расширению их ассортимента за счет применения консервирования в вакуумной полимерной упаковке. По данным компании «Global Industry Analysts (GIA)» объем мирового рынка подобных продуктов питания к 2015 г достигнет 81 млрд. долл. [2,3,4,35,58,74,79,87,184].

Следует отметить, что в Европе рынок полуфабрикатов высокой степени готовности существует более 40 лет. За это время технологии производства, включая крупное промышленное, достигли достаточно больших высот и позволяют не только производить высококачественные продукты питания, в том числе в промышленных объемах, но и хранить их в течение длительного времени без изменения потребительских свойств [8,12,26,66].

В России производство полуфабрикатов высокой степени готовности, в основном замороженных, стало активно развиваться в 1990-х годах и было предназначено для реализации в розничной торговле. На сегодняшний день около 70 % населения РФ являются потребителями полуфабрикатов и в том числе высокой степени готовности. По предварительным оценкам аналитиков, этот рынок продолжит рост со средними годовыми темпами от 6 до 8 %, а доля активных покупателей в период с 2013 по 2015 г. возрастет с 49 до 53 % [35].

Промышленным предприятиям при производстве полуфабрикатов

высокой степени готовности требуются передовые технологии и высокотехнологичное оборудование, способное обеспечить широкий ассортимент выпускаемой продукции стабильного гарантированного качества, позволяя сохранять при этом приемлемую стоимость готовых продуктов питания [44,49,65].

1.1. Характеристика сырьевых компонентов и современное состояние их производства

1.1.1. Сырье растительного происхождения (крупы, бобовые, овощи)

Крупы представляю