28 Ноя

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА КОЛБАСНОГО ФАРША В ПРОЦЕССЕ ШПРИЦЕВАНИЯ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Одним из важных этапов производства вареных колбас является процесс шприцевания, определяющий качество готового продукта, формируя равномерную плотность структуры колбас. При шприцевании фарша в оболочку могут образовываться воздушные пузырьки, отрицательно влияющие на качество вареных колбас. На образование воздушных пузырьков влияет ряд факторов, как на предыдущих технологических операциях (неточное соблюдение рецептуры по количественному и качественному составу фарша, измельчение и перемешивание рецептурных компонентов; нерациональное использование технологического оборудования), так и во время самого процесса наполнения оболочки, особенно это зависит от конструкции используемого вытеснителя, давления, которое он создает при шприцевании, от структурно-механических характеристик фарша, вида и размера оболочки, ее термостатических и динамических свойств.

Математическим  описанием процесса шприцевания занимался ряд авторов: Косой В.Д. [7], Бредихин С.А. [3, 4], Бармаш А.И. [2], Йорданов Д. [6]. По результатам их исследования установлено, что на порообразование в колбасных фаршах влияет ряд причин, одна из них — это мясное сырье, в волокнистой структуре, которого находится газовая фаза, в результате измельчения она освобождается из мышц, объединяется с частицами воздуха, которые захватываются рабочими органами и распределяются по всей массе фарша.

Большое значение при выполнении шприцевания имеет давление, при котором вытесняется фарш в оболочку. Исследованиями [1] установлено, что при сжимании фарша под действием приложенного давления выпрессовывается часть влаги, масса которой возрастает при увеличении давления. Поэтому целесообразно определить давление, которое  приведет к наименее жесткой консистенции продукта, и минимальным потерям бульона из продукта после термообработки.

В целях удаления воздушных пузырьков применяют вакуумирование в процессе шприцевания [4,16,15], причиной служит остаточное давление в фарше — разность между давлением вытеснителя и вакуумом. Чем  больше остаточное давление, тем больше выход готовой продукции, за счет повышения влагоудерживающей способности фарша. Так работа вакуумного шприца после вакуумного куттера удаляет до 67% воздуха, а после открытого куттера — до     53,7  % [4].

Температура фарша в шприце является важным условием получения стабильной эмульсии [9, 14]. Превышение уровня выше +18°С может привести к денатурации белков, разрушению структуры фарша и снижению пластических свойств  (снижению эмульгирующей и водосвязывающей способностей, появлению рыхлости, бульонных и жировых отеков в готовом изделии). Повышение температуры приводит также к  увеличению окисления жирных кислот, и наоборот, уменьшение температуры приводит к их сокращению [7].

Таким образом, целью статьи, является изучение влияния процесса шприцевания на потребительские свойства колбасных изделий.

Одним из возможных решений этих сложных вопросов является использование математико-статистической базы планирования экстремального эксперимента по методу Бокса-Уилсона [1], с помощью которого, на основании анализа качественных характеристик колбасных изделий на входе и выходе технологического процесса, возможно, определить их зависимость от условий проведения процесса.

Управляемыми факторами, влияющими на процесс, выбраны: х1 – давление, под действием которого подается продукт (МПа); х2 — предельное остаточное давление (МПа); х3 — температура (К).

 В основу нашего эксперимента положен план проведения полного трёхфакторного эксперимента (ПФЭ) при оптимизации процесса шприцевания колбасного фарша [13].

Эксперименты проводили с использованием роторного вакуумного шприца фирмы REX, марки RVF–560, это дало возможность моделировать процесс шприцевания колбасного фарша и руководить входными факторами, контролируя исходные – критерии оптимальности. В качестве критериев оптимальности (функции вызова) были приняты потребительские показатели качества: в1 — органолептическая оценка (баллы); в2 — массовая доля белка (%);  в3 — массовая доля влаги (%); в4 — количество мезофильных аэробных и факультативно–анаэробных микроорганизмов (КОЕ/см3); в5 — количество бактерий группы кишечных палочек (КОЕ/см3).

Органолептическую оценку проводили по внешнему виду, цвету, вкусу, аромату, консистенции с помощью специалистов-дегустаторов (6 лиц), имеющих опыт работы по оценке качества мясной продукции индивидуально или в составе дегустационной комиссии [11].

Для определения массовой доли белка использовали метод Кельдаля [8].

Массовую долю влаги определяли методом высушивания в сушильном шкафу при температуре 130 0С по методике [5].

Методы исследования микробиологических показателей: количество МАФАнМ и БГКП – по ГОСТу 9958-81 «Колбасные изделия и продукты из мяса. Методы бактериологического анализа».

Значение контролируемых показателей качества колбасного фарша при поиске оптимальных условий  процесса шприцевания приведены в (табл. 1).

Таблица 1

Воспроизведение ПФЭ для процесса шприцевания колбасного фарша

Последовательность проведения эксперимента у1 У2 У3 У4 У5
Органолептическая оценка, баллы Массовая доля белка, % Массовая доля влаги (%); Количество МАФАнМ,

в 1 г продукта

Количество БГКП,

в 1 г продукта

01 4 4,20 15,41 56,6 502 отсутствуют
16 4,32 15,21 56,4 488 отсутствуют
02 12 4,82 15,11 56,7 523 отсутствуют
2 4,80 15,51 56,5 545 отсутствуют
03 3 4,85 15,29 57,5 660 отсутствуют
7 4,87 15,63 59,0 631 отсутствуют
04 14 3,23 15,65 57,1 484 отсутствуют
15 3,35 15,72 59,5 493 отсутствуют
05 8 3,38 14,34 58,0 655 отсутствуют
9 3,32 14,21 57,6 618 отсутствуют
06 13 4,91 14,79 58,9 604 отсутствуют
1 4,93 14,85 59,4 587 отсутствуют
07 11 4,88 14,78 58,9 586 отсутствуют
5 4,90 15,20 58,7 547 отсутствуют
08 6 3,90 15,12 59,3 455 отсутствуют
10 3,88 14,96 58,7 518 отсутствуют
    (↑) (↑) (↓) (↓) (↓)

Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что органолептическая оценка изменяется в пределах от 3,23 до 4,93 баллов, т.е. качество продукции существенно изменяется  от оценки «удовлетворительно» к оценке «отлично».

Массовая доля белка изменяется в исследуемом продукте от 14,21 до 15,72 %. Этот показатель характеризует биологическую ценность и дает представление о потенциальной ценности белкового компонента в продукте.

Массовая доля влаги в продукте изменяется от 56,40 до 59,50 %.  Этот показатель обуславливает выход готовой продукции, его плотность, сочность, а также влияет на срок хранения. Значение этого показателя необходимо уменьшать до оптимальной величины, для улучшения качества продукта.

Количество МАФАнМ колеблется в диапазоне от 455 до 660 КУЕ, а БГПК — отсутствуют в 1 г продукта.

Проведенные экспериментальные исследования по данным позволили опредилить математические модели процесса шприцевания колбасного фарша, необходимые для оптимизации процесса и стабилизации показателей качества готовой продукции. Статистическая обработка результатов позволила математически описать влияние управляемых факторов, которые варьировали  на каждом параметре оптимизации в кодированных (табл. 2) и натуральных значениях (табл. 3).

Таблица 2

Интерпретация влияния факторов на параметры оптимизации в

кодированных значениях

Наименование

параметра

Направление оптимизации x1 x2 x3 Функция отклика параметра оптимизации, в кодированных значениях
Органолептическая оценка увеличение (↑)
Массовая доля белка увеличение (↑)
Массовая доля влаги уменьшение (↓) с.н.
Количество МАФАнМ уменьшение (↓)
Количество БГКП уменьшение (↓) статистически незначащее (с.н.)

Направление оптимизации зависит от сущности показателя и его влияния на качество продукта. Так качество колбасного фарша будет выше, если органолептическая оценка и массовая доля белка имеют большее значение, и меньшее значение массовой доля влаги, количества МАФАнМ и БГКП.

В таблице 2 показано направление управления условиями проведения процесса. Так для повышения органолептической оценки и снижения массовой доли влаги необходимо снижать давление вытеснения, остаточное давление и температуру. Для увеличения массовой доли белка и уменьшение количества МАФАнМ нужно увеличивать давление вытеснения и остаточное давление, а температуру уменьшать.

На органолептическую оценку наибольшее влияние оказывает взаимодействие давления вытеснения и остаточное давление, оно в 10-12 раз выше, чем действие по отдельности.

Таблица 3

Интерпретация влияния факторов на параметры оптимизации в натуральных значениях

  Условное обозначение Размерность Наименование параметра Формула, в натуральных значениях
y1 O баллы Органолептическая оценка
Y2 B % Массовая доля белка
Y3 Vl % Массовая доля  влаги
Y4 MAFan   Количество МАФАнМ
Y5 BGPK   Количество БГКП с. н.

с.н. — статистически незначащее

Таким образом, на основании статистического анализа качественных характеристик колбасных изделий на входе и выходе технологического процесса выявлена их зависимость от условий проведения процесса шприцевания колбасного фарша. Полученные данные показывают, что подающее (x1) давление продукта, необходимо повышать до значения 2,25 МПа; предельное остаточное давление (x2) следует увеличивать до — 0,8 МПа; температуру фарша (x3) – уменьшать до 275 К.

Установлено, что выбранное факторное пространство в полной мере отвечает нашим ожиданиям, которые обосновывались на поиске необходимых диапазонов на выбранные параметры оптимизации.

Список литературы:

1) Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: «Наука», 1976. – 280 с.

2) Бармаш А.И. Влияние механической обработки мяса и вакуумирования на качество фаршевых консервов / А.И. Бармаш // Мясная индустрия СССР. – 1986. – № 2 – С. 29 – 31.

3) Бредихин С.А. Технологическое оборудование мясокомбинатов / С.А. Бредихин, О.В. Бредихина, Ю.В. Космодемьянский, Л.Л. Никифоров. – М.: Колос, 2000. – 392 с [2-е изд., испр.].

4) Бредихин С.А. Влияние технологических операций на насыщение воздухом мясного сырья / С.А. Бредихин // Мясная индустрия. – 2002. — №4. – С. 54 – 56.

5) Изделия кулинарные и полуфабрикаты из рубленого мяса. Правила приемки и методы испытаний : ГОСТ 4288-76 — Взамен ГОСТ 9793-61; Введ. 01.01.75. — М.: Изд-во стандартов, 1980. – 4 с.- (Государственный стандарт СССР).

6) Йорданов Д. Математическое моделирование процесса деаэрации фарша для колбас / Д. Йорданов, К. Динков // Известия вузов. Пищевая технология. – 2000. – №1. – С. 77 – 80.

7) Косой В.Д. Оптимизация процесса шприцевания колбасных изделий / В.Д. Косой, А.В. Горбатов, С.Н. Туменов // Мясная индустрия СССР. – 1981. – №11. – С. 23 – 26.

8) Мясо и мясные продукты. Метод определения белка : ГОСТ 25011-81 – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 5 с. — (Государственный стандарт СССР).

9) Основы современных технологий переработки мяса. Эмульгированные и грубоизмельченные мясопродукты, ч.1.: краткий курс. М.: Протеин технолоджиз интернэшнл, 1994. – 295 с.

10) Пасічний В.М. Характеристики основної м’ясної сировини та субпродуктів для виробництва ковбасних виробів вареної групи / В.М. Пасічний, О. Захандревич // Мясное Дело. – 2008. – №1. – С. 39 – 41.

11) Продукты мясные. Общие условия проведения органолептической оценки : ГОСТ 9959-91. – [Дата введения 1993-01-01]. – М.: Стандартинформ, 2006. – 12 с. — (Межгосударственный стандарт).

12 Соснина В.А. Переработка мяса в мини-цехах и индивидуальных хозяйствах / В.А. Соснина, В.А. Оноприенко, М.А. Трудова, Н.А. Рябченко. – Ставрополь, 2002. – 115 с.)

 13) Топольник В.Г. Планування експериментального дослідження з пошуку оптимальних умов процесу шприцювання ковбасного фаршу /

14) Шалдеева Н. Влияние технологических факторов на качество фаршевой продукции / Н. Шалдеева // Рыбное хозяйство. – 1999. — № 6. – С. 52-54.

15) Warriss P.D. Meat science. An introductory text / P.D. Warriss. — Bristol, CABI Publishing, 2000. – 310 p.

16) Feiner G. Meat products handbook. Practical science and technology / Gerhard Feiner.- Cambridge, Woodhead Publishing & Boca Raton, CRC Press, 2006. – 627 p.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА КОЛБАСНОГО ФАРША В ПРОЦЕССЕ ШПРИЦЕВАНИЯ
В данной статье приведены данные по математическому моделированию процесса шприцевания колбасного фарша в оболочку, с целью улучшения качественных характеристик готового продукта.
Written by: Ветров Владимир Николаевич, Османова Юлия Викторовна, Милохова Татьяна Анатольевна
Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
Date Published: 01/18/2017
Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_28.11.15_11(20)
Available in: Ebook