close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Разработка методологии комплексной оценки качества и технологической пригодности шпика

код для вставкиСкачать
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности
имени В.М. Горбатова» (ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова»), отдел «Научно
прикладных и технологических разработок».
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор
Семенова Анастасия Артуровна
Официальные оппоненты: Стефанова Изабелла Львовна
доктор технических наук
Всероссийский научно-исследовательский институт
птицеперерабатывающей промышленности (ВНИПП)
– филиал Федерального государственного бюджетного
научного учреждения Федерального научного центра
«Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства» РАН, заведующая
лабораторией технологии продуктов детского и диетического питания
Кудряшова Ольга Алексеевна
кандидат технических наук, доцент
Институт биотехнологии и высокотехнологичных пищевых производств - Московский государственный
университет пищевых производств, доцент кафедры
технологии и биотехнологии продуктов питания животного происхождения
Ведущая организация:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «СевероКавказский федеральный университет» (ФГАОУ ВО
«Северо-Кавказский федеральный университет»)
Защита диссертации состоится «_20_» апреля 2017 г. в 11:00 ч на заседании
диссертационного совета Д 307.004.03 при ФГБНУ «Всероссийский научноисследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГБНУ «ВНИРО») по адресу: 107140, г.Москва, В.Красносельская, д.17.
Факс: (499) 264-91-87, e-mail: fishing@vniro.ru.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБНУ «ВНИРО» и на сайте www.vniro.ru
Автореферат разослан «___» марта 2017 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Татарников Вячеслав Александрович
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Качество шпика является одним из важнейших условий,
определяющих успех у потребителей колбасных изделий и разнообразных готовых
продуктов, в которых этот вид сырья традиционно используется. Качество шпика
формируется при жизни свиней и напрямую зависит от выращивания животных
(уровень и рацион кормления, условия содержания, температура окружающей среды
и др.) и их характеристик (порода, пол, возраст, живая масса и пр.).
Исследования в области влияния прижизненных факторов на формирование качества шпика проводились многими отечественными и зарубежными учеными:
А.А. Заболотной, А.Л. Алексеевым, А.С. Вохмяковым, A. Dobrowolski, J.D. Wood и
др. Огромный вклад в изучение свиного жира как сырья для производства пищевых
топлёных жиров внесли С.Г. Либерман и М.Л. Файвишевский, в изучение процессов
окислительной порчи и применения антиокислителей – Н.М. Эммануэль и
Ю.Н. Лясковская. Однако вопросам изучения качества шпика для производства колбасных изделий в научных исследованиях прошлых лет не уделялось достаточного
внимания.
В последние десятилетие с развитием интенсивных технологий выращивания и
откорма животных, применяемых в свиноводстве, качество шпика, его пригодность
к технологической переработке и к хранению резко снизились. Снижение содержания жировой ткани до 20% от живой массы свиней, достигнутое в животноводстве,
вызвало такую деградацию качества шпика (отсутствие «твердости», плохая пригодность к переработке и хранению), которая поставила реальные проблемы перед
мясоперерабатывающими предприятиями. Изменение качества шпика стало причиной его нестабильности при тепловой обработке (даже при 72 оС), возникновения
дефектов структурного рисунка на разрезе колбас, появления жировых отеков,
быстрого развития окислительной порчи, изменения цветовых характеристик мясной продукции и пр., в результате которых мясоперерабатывающие предприятия
стали нести значительные экономические потери.
Качество шпика невозможно улучшить в процессе его переработки. Для обеспечения высокого качества колбасных изделий мясоперерабатывающим предприятиям
3
необходимо закупать шпик, отвечающий определенным критериям технологической
пригодности. В этой связи разработка методологии комплексной оценки качества и
технологической пригодности шпика, основанная на системе объективных показателей и соответствующих методик их определения, является актуальной проблемой,
в решении которой, в первую очередь, заинтересованы крупные агропромышленные
организации, имеющие в своей структуре животноводческие хозяйства и мясоперерабатывающие предприятия.
Целью работы являлось исследование качества шпика, поступающего на мясоперерабатывающие предприятия, и разработка методологии объективной оценки его
качества и технологической пригодности к последующей переработке.
Основные задачи исследования:
1. Провести анализ научно-технической и патентной литературы и систематизировать показатели качества и безопасности шпика.
2. Изучить ЖК-й состав шпика и возможность объективной оценки общей ненасыщенности жира в нем расчетным методом определения йодного числа.
3. Изучить особенности микроструктуры шпика после теплового воздействия
при различных температурах с целью определения начальной температуры, при которой происходят изменения микроструктуры.
4. Разработать метод оценки устойчивости шпика к тепловой обработке с целью
дифференциации шпика по технологической пригодности к переработке для
изготовления структурных колбас
5. Объективизировать процедуры входного контроля и разработать нормативную
документацию по комплексной оценке качества и технологической пригодности
шпика к переработке в колбасном производстве.
Основные положения, выносимые на защиту:
- иерархическая структура показателей качества с выделением группы ФТП,
позволяющих прогнозировать риски формирования дефектов качества готовой продукции;
- алгоритм и формулы для расчета ЙЧ с учетом всех ненасыщенных ЖК, идентифицированных в шпике;
4
- метод оценки устойчивости шпика к тепловой обработке;
- научное обоснование методологического подхода к организации входного контроля качества шпика, включая оценочные таблицы по органолептическим показателям и формулы для оценки степени развития процессов деградации и окислительной порчи шпика.
Научная новизна. На основании выполненных исследований разработаны новые подходы по комплексной оценке качества и технологической пригодности
шпика: доказана взаимосвязь между увеличением содержания в шпике ПНЖК и
снижением достоверности определения ЙЧ общеизвестным расчетным методом;
предложен усовершенствованный расчетный метод определения ЙЧ, основанный
на учете всех ненасыщенных ЖК, идентифицированных в шпике; получены новые
данные об изменениях микроструктуры шпика при различных температурах тепловой обработки, объясняющие нецелесообразность выбора шпика по температуре
плавления; обоснованы условия температурного воздействия на шпик при оценке
его устойчивости к тепловой обработке.
Практическая ценность работы. На основе анализа современных требований к
качеству шпика уточнена иерархическая структура показателей качества с
выделением группы ФТП, позволяющих прогнозировать риски формирования
дефектов качества готовой продукции; разработан алгоритм расчета ЙЧ для
объективной оценки общей ненасыщенности жира в шпике.
Подана заявка на изобретение «Способ оценки качества шпика».
Разработан проект СТО «Комплексная система контроля качества. Входной
контроль
качества
шпика.
Организация
и
методы
испытаний»,
который
апробирован, утвержден и внедрен в систему производственного контроля
ООО «ПК Сокольники». Внедрение СТО на предприятии мощностью 10 т колбасных изделий в смену, из которых 5,2 т составляют структурные колбасы со шпиком,
позволит получить экономический эффект в размере 73,9 млн. руб в год (в ценах
2015 года).
5
Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности. Диссертация соответствует пунктам 1, 4, 5 паспорта специальности 05.18.04 - Технология
мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на
8-й Межд. конф. молодых ученых и специалистов "Фундаментальные и прикладные
исследования по безопасности и качеству пищевых продуктов", г. Видное, 2014;
XIII Межд. науч. конф. Евразийского Научного Объединения, г. Москва, 2016;
8-м Научно-практич. симпозиуме «Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы
в
технологиях
продуктов
питания
и
кормов»,
г. Москва, 2016; Х Межд. науч. конф. студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств», г. Могилёв, Респ. Беларусь, 2016; X межд. научнопрактич. конференции молодых учёных «Современные подходы к получению и переработке сельскохозяйственной продукции — гарантия продовольственной независимости России», г. Москва, 2016.
Результаты работы отмечены грантом на конкурсе ВНИИМП им. В.М. Горбатова «Наука молодая 2014» и Серебряной медалью Российской агропромышленной
выставки «Золотая осень 2016».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, из
них 5 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ, в том числе 1 - в журнале, индексируемом в Scopus, 4 - в материалах конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 143
страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, трёх
глав экспериментальной части, обсуждения результатов исследований, выводов,
списка литературы и приложений. Работа содержит 15 таблиц, 38 рисунков,
библиография включает 121 наименование работ отечественных и зарубежных
авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы.
6
В первой главе «Обзор научно-технической литературы» приведен аналитический обзор публикаций, посвященных вопросам «прижизненного» формирования качества шпика и его влияния на качество мясной продукции. Систематизированы показатели, определяющие качество шпика, рассмотрены критерии пригодности шпика к
технологической обработке. Сформулированы цели и задачи исследования.
Во второй главе «Экспериментальная часть» представлены характеристики
объектов исследований, организация и схема выполнения работы (рис. 1), описаны использованные в работе методы исследований.
При выполнении работы были использованы стандартные и общепринятые методы исследований по определению органолептических показателей (1); массовой
доли влаги (2), жира (3), белка (4); КЧ (5); ПЧ (6); ТБЧ (7); ЖК-го состава (8); ЙЧ
7
(9); температуры плавления (10); микроструктурных показателей (11); потерь массы
(12); а также разработанный автором метод определения устойчивости шпика к тепловой обработке (13). Выделение жира из образцов шпика проводили экстракцией
(хлороформ+метанол) по методу Фолча. ЙЧ определяли аналитически (по методу
Кауфмана) и расчетном методом по ГОСТ Р ИСО 3961-2010, а также с использованием разработанного при выполнении работы алгоритма расчета, учитывающим содержание всех ненасыщенных ЖК.
Объектами исследований являлись образцы замороженного шпика, которые поступали на мясоперерабатывающее предприятие. Для этого из партии методом случайного отбора выбирали одну упаковочную единицу, подвергали ее размораживанию, органолептически оценивали консистенцию и отбирали образец (пробу) шпика
массой не менее 2 кг, который упаковывали в пакет из полимерного материала под вакуумом. Образцы хранили при температуре 2±2 оС, подбирая из них серии для проведения лабораторных исследований на различных этапах выполнения работы.
На первом этапе экспериментальных исследований изучали ЖК-й состав образцов
шпика и возможность объективной оценки степени его общей ненасыщенности расчетным методом. На втором этапе были проведены гистологические исследования образцов шпика, не подвергавшихся и подвергнутых тепловой обработке в воде до температуры 40, 50, 60, 70 и 80 оС. На третьем этапе были проведены исследования по разработке метода оценки устойчивости шпика к тепловой обработке.
В соответствии с ГОСТ Р ИСО 3961 для расчета ЙЧ использовали, соответственно, для триглицеридов и жирных кислот формулы 1 и 2:
wI1=w16:1ˑ0,950+w18:1ˑ0,860+w18:2ˑ1,732+w18:3ˑ2,616+w20:1ˑ0,785+w22:1ˑ 0,723
(1)
wI2=w16:1ˑ0,9976+w18:1ˑ0,8986+w18:2ˑ1,810+w18:3ˑ2,735+w20:1ˑ0,8175+w22:1ˑ 0,7497
(2)
где w16:1, w18:1, w18:2, w18:3, w20:1, w22:1 – массовые доли соответствующих ЖК, %.
Потери массы образцов определяли взвешиванием на аналитических весах с точностью до 0,001. Обработку экспериментальных данных проводили методами математической статистики с помощью программных средств Excel.
В третьей главе «Результаты исследований и их обсуждение» приведены полученные экспериментальные данные, результаты их обработки и обсуждение.
8
Анализ и систематизация научно-технической информации позволили автору предложить иерархическую структуру качества шпика с выделением группы ФТП для
оценки его пригодности к использованию по назначению в соответствии с
ИСО 8402:1994 (рис. 2). В связи с невозможностью достоверного прогноза пригодности шпика к переработке по температуре плавления жира, наиболее целесообразным
являлось использование ЙЧ в качестве критерия общей ненасыщенности жира при одновременном повышении объективности определения этого показателя.
Рисунок 2 – Иерархическая структура показателей качества шпика
Прим.*- термины, применяемые в зарубежной литературе.
Изучение ЖК-го состава шпика и возможности объективной оценки общей ненасыщенности жира расчетным методом. Для исследования были отобраны 6 образцов
шпика (табл. 1). Образцы характеризовались сходным составом по содержанию жи9
ра, белка и влаги, кроме образца №6, в котором содержание жира и белка было ниже
средних значений (на 5,45 и 0,45 %, соответственно), а влаги – в 2,4 раза выше. Разброс этих данных представлял определённый интерес для сопоставления с результатами анализа ЖК-го состава образцов (табл. 2).
Таблица 1 – Образцы шпика и их характеристики
Характеристики
образцов
Анатомическое
происхождение
№1
Образцы шпика
№2
№3
№4
Хребтовый
Консистенция
Твердая
Массовая доля жира, % 91,30
93,35
Массовая доля белка, % 4,00
2,85
Массовая доля влаги, % 4,60
3,60
Недостаточно твердая
91,15
3,15
5,40
91,45
2,55
5,30
№5
Боковой
№6
Мягкая
Очень мягкая
91,95
2,35
4,30
86,50
1,90
11,10
Образцы характеризовались сходным составом по содержанию жира, белка и влаги, кроме образца №6, в котором содержание жира и белка было ниже средних значений (на 5,45 и 0,45 %, соответственно), а влаги – в 2,4 раза выше. Разброс этих
данных представлял определённый интерес для сопоставления с результатами анализа ЖК-го состава образцов (табл. 2).
Таблица 2 – Обобщенные результаты анализа ЖК-го состава
образцов шпика
В соответствии с ГОСТ Р ИСО 3961 при определении ЙЧ расчётным методом
учитывается только 6 ненасыщенных ЖК, количество этих ЖК составило для исследованных образцов шпика 82,49-95,36 % от общего количества ненасыщенных
ЖК. При этом, среди ненасыщенных ЖК, не принимаемых в расчёт ЙЧ, были иден10
тифицированы в значительном количестве ПНЖК – С 20:2, С 20:3, С 20:4, С 20:5, С
22:2, С 22:5 и С 22:6.Таким образом, расчётный метод по ГОСТ Р ИСО 3961 существенно занижал результаты определения ЙЧ. Для повышения точности расчётов и
объективности получаемых результатов, были разработаны формулы и алгоритм
расчёта, позволяющих производить вычисления с учётом всех ненасыщенных ЖК,
идентифицированных в составе образцов шпика.
Для определения значений коэффициентов для свободных ЖК КЖКi и коэффициентов для триглицеридов КтЖКi были предложены формулы 3 и 4:
,
(3)
(4)
где MJ2 – молярная масса молекулярного йода, г; МЖКi– молярная масса i-й ненасыщенной ЖК, г; k – количество двойных связей в молекуле i-й ЖК, Мгл – молярная масса глицерина, г; МН2О – молярная масса воды, г.
Расчёт ЙЧ в г/100 г жира выполняется для свободных ЖК и/или для триглицеридов по формулам 5 и 6, соответственно:
,
(5)
,
(6)
где ЙЧ – ЙЧ, рассчитанное по результатам определения ЖК-го состава образца,
г/100 г жира;
mЖКi - массовая доля i-ой ненасыщенной ЖК в образце, г/100 г жира.
Алгоритм расчёта был реализован в виде электронных таблиц Excel. Для шести ЖК,
используемых в ГОСТ Р ИСО 3961, полученные и приведенные в стандарте значения
коэффициентов численно совпали, что свидетельствовало о правильности процедур
расчёта (рис. 3). Результаты расчёта ЙЧ в сравнении с результатами расчёта по
ГОСТ Р ИСО 3961 (табл. 3) показали, что с увеличением ненасыщенности жира
шпика,
массовая
доля
ненасыщенных
ЖК,
неучтённых
в
формулах
по
ГОСТ Р ИСО 3961, возрастала до уровня, способного в 2-3 раза снизить достоверность расчётного метода.
Таким образом, для повышения объективности оценки шпика по значению ЙЧ
жира, целесообразно проводить расчёт по разработанному алгоритму с учётом максимального количества ненасыщенных ЖК.
11
Рисунок 3 – Пример организации электронной таблицы при расчете коэффициентов для
триглицеридов
Таблица 3 – Абсолютные и относительные расхождения при расчете ЙЧ для образцов шпика
Сопоставление данных, получаемых расчётным и химическим методами, проводили на образцах шпика (№7 и №8) с недостаточно твёрдой консистенцией (рис. 4).
Расчетные значения ЙЧ по ГОСТ Р ИСО 3161 были ниже на 13,34-13,83%, а расчетные значения ЙЧ (для триглицеридов) по предложенному алгоритму с учетом
всего ЖК-го состава были выше на 0,99-4,54%.
12
Рисунок 4 – Результаты
определения ЙЧ в образцах шпика различными методами
Различия между образцами №7 и №8 составили при определении: по Кауфману 0,60 г/100 г жира; расчетным методом (для триглицеридов) по ГОСТ Р ИСО 3161 –
0,86 г/100 г, с учетом всех ненасыщенных ЖК – 3,14 г/100 г.
В зарубежных источниках есть рекомендации по предельным значениям ЙЧ шпика, направляемого для изготовления колбасных изделий - от 70 до 75 г/100 г. Для
уточнения предельного значения ЙЧ было отобрано 4 образца шпика (№№9-12) с
разными значениями ЙЧ (для триглицеридов, расчетный метод) и примерно одинаковым уровнем значений показателей деградации и окислительной порчи
жира (рис 5). Исследования по хранению проводили при 18±2 оС - максимальных значениях температуры, допустимых при кратковременном хранении полукопченых, варено-копченых, сырокопченых и сыровяленых колбас.
По КЧ образцы с ЙЧ свыше 70 г/100 г (№9 и №10) достигли значений, превышающих предельные (4 мг КОН/г жира), на 9-е сутки, а образцы №11 и №12 (ЙЧ менее
60 г/100 г) сохраняли значения КЧ ниже, рекомендуемых нормативов. В образце №9
ПЧ превысило 10 ммоль акт. кисл./кг жира на 9-е сутки. По накоплению вторичных
продуктов окислительной порчи образцы с ЙЧ свыше 70 г/100 г не соответствовали
уже на 6 сутки. Образцы №11 и №12 превысили предельное значение ТБЧ (0,5 мг/кг)
лишь на 11-е сутки.
13
Рисунок 5 – Изменение КЧ(а),
ПЧ(б), ТБЧ(в) при хранении
образцов шпика с разными значениями ЙЧ
Полученные результаты показали, что при значениях ЙЧ свыше 70 г/100 г скорость
развития окислительных процессов в шпике резко возрастала по сравнению с образцами, имевшими ЙЧ до 60 г/100 г.
14
Для комплексной оценки деградации и окислительной порчи жира в шпике с разными значениями ЙЧ в работе был использован критерий стабильности (Кст) (7),
предложенный специалистами ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова»:
,
(7)
где Тн, Пн, Кн, Тк, Пк, Кк – значения ТБЧ, ПЧ и КЧ, соответственно на начальный (фон) и
конечный период хранения шпика; 0,5; 0,4; 0,1 – коэффициенты весомости.
Наименьшие значения Кст соответствовали образцам, более стабильным в хранении. В образцах шпика с более высоким значением ЙЧ изменения, связанные с деградацией и окислительной порчей жира, развивались более интенсивно. Особенно
это было заметно на последних сроках хранения образцов. Между Кст и ЙЧ наблюдалась тесная корреляционная зависимость, причём значение коэффициента корреляции возрастало с увеличением продолжительности хранения (табл. 4). Наличие
корреляционной зависимости между Кст и ЙЧ подтвердило необходимость выбора
шпика со значением ЙЧ для триглицеридов не более 70 г/100 г особенно при изготовлении колбасных изделий, предназначенных для длительного хранения и/или
хранения в нерегулируемых температурных условиях.
Таблица 4 – Оценка стабильности образцов шпика и корреляционной связи со значением ЙЧ
Таким образом, ЙЧ является важным показателем качества, критерием пригодности к длительному хранению и к переработке, характеристикой общей ненасыщенности жира. «Ошибка» (на примере исследованных образцов шпика до 16,5 %), заложенная в ГОСТ Р ИСО 3961 в результате учёта лишь 6 ненасыщенных ЖК, при различных целях оценки (соответствие требованиям на партию, установление порядка
расчётов с поставщиками по качеству поставок и пр.) может иметь решающее значе15
ние, в связи с чем применение нового подхода в расчёте ЙЧ будет способствовать повышению объективности оценки технологической пригодности шпика.
Изучение особенностей изменения подкожной жировой ткани свиней под тепловым воздействием при различных температурах. ЙЧ имеет тесную корреляционную связь с температурой плавления жира,
содержащегося в шпике. Однако, ни тот,
ни другой показатель не могут достоверно
предсказать технологическое «поведение»
шпика при тепловой обработке, так как не
учитывают свойства соединительной ткани. Для изучения механизма теплового
Рисунок 6 – Микроструктура шпика до
тепловой обработки (а), после обработки до
40 оС (б), до 50 оС (в), до 60 оС (г),
до 70 оС (д), до 80 оС (е)
воздействия на шпик были проведены гистологические исследования (рис. 6). Исходным (контрольным) образцом был взят
шпик со следующими характеристиками: жир – 90,70%, белок – 2,25%, влага –
6,75%, ЙЧ – 52,06, температура плавления жира - 30,2 0С. В качестве опытных образцов использовали тот же шпик после нагревания в воде до температуры 40, 50,
60, 70 и 80 оС, которые были выбраны на основе анализа вариаций режимов тепловой обработки вареных, полукопченых и варено-копченых колбас.
В нативном состоянии каждая жировая капля в структуре шпика находится в
окружении соединительнотканных волокон, прочно удерживающих жир от растекания и сохраняющий её форму. При нагревании до 40 оС жировая ткань полностью
сохраняла микроструктуру. Значимые изменения микроструктуры шпика происходили при достижении температуры 60 оС и выше (размер жировых клеток увеличивался в 1,5 раза и более, появлялись зоны вышедшего из клеток жира, размером от
200 мкм и пр.), лишь с изменением соединительнотканных элементов структуры,
удерживающих жировые капли, т.е. при более высоких температурах, чем температура плавления жира. Полученные результаты свидетельствовали о нецелесообраз16
ности оценки технологической пригодности шпика в отношении прогнозирования
его «поведения» в колбасных изделиях при тепловой обработке по значению температуры плавления вытопленного жира, однако, показали, что изменения при нагревании шпика должны неизменно приводить к потере жира, а, следовательно, могут
быть оценены количественно.
Разработка метода оценки устойчивости шпика к тепловой обработке. Были отобраны 8 образцов шпика (№1-№8) с температурой плавления 35,8 оС, 33,8 оС,
33,4 оС, 35,2 оС, 30,8 оС, 30,2 оС, 36,6 оС и 36,8 оС, соответственно. Шпик вручную
нарезали кусочками (с размером сторон не более 5 мм). Взвешивали по 3 параллельные пробы массой 10 г (mn), переносили в стакан, доливали 100 мл воды и подвергали нагреванию до температур 40, 50, 60, 70 и 80 оС. Затем шпик выкладывали на сито и после стекания взвешивали сначала в горячем виде (mk1), затем после остывания в течение 15 мин на фильтровальной бумаге (mk2). Анализ результатов взвешивания (табл. 5) показал, что при взвешивании шпика сразу же после нагревания до
температур 40, 50 и 60 оС было отмечено увеличение исходной массы образцов на
4,4 %, 2,4 % и 1,7 %, соответственно. При нагревании образцов до 70 и 80 оС отмечалось снижение масс mk1 и mk2 по сравнению с исходной массой. В процессе остывания шпика на фильтровальной бумаге происходило впитывание части влаги и выплавленного жира, не удаленных при стекании на сите.
Вследствие этого масса после остывания уменьшалась. Наиболее значительные изменения массы наблюдались после нагревания до 70 оС. Так, средняя масса образцов
после остывания составляла 90,1 % к исходной массе шпика.
При нагревании до 80 оС средняя масса образцов, полученная при взвешивании после остывания, составила 92,8 %, т.е. наблюдалось меньшее изменение массы, чем поТаблица 5 - Изменения массы после тепловой обработки шпика при разных температурах
17
сле нагревания до 70 оС. Также было отмечено, что при нагревании до 70 оС наблюдался наибольший разброс в отклонениях от среднего значения масс mk1 и mk2. Это свидетельствовало о том, что при 70 оС определение устойчивости шпика к тепловой обработке наиболее перспективно с точки зрения выделения легко- и тугоплавких образцов.
В табл. 6 представлены результаты определения количества выплавленного жира
при нагревании образцов шпика до 40, 50, 60, 70 и 80 оС. Нагрев до 70 оС позволял
максимально выделить выплавляемый жир: по минимальным, максимальным и
средним значениям количество выплавленного жира превосходило данные, полученные при других температурах нагревания. Величина стандартного отклонения
при нагревании до 70 оС была минимальной.
Таблица 6 - Выплавление жира при нагревании образцов шпика до различной температуры
Аналогичные исследования были проведены при нагревании шпика 2%-м растворе NaCl. При обработке данных было отмечено, что масса образцов шпика, определенная сразу же после нагревания в 2%-м растворе NaCl до температур 40 и 50 оС,
была в среднем выше, чем исходная масса образцов на 0,8 % и 1,5 %. После нагревания до 60, 70 и 80 оС наблюдалось снижение массы в горячем виде на 3,2 %, 5,9 %,
и 8,5 %, соответственно. Взвешивание образцов после остывания показало снижение массы на 4,5%, 6,4%, 9,1%, 12,0% и 15,7%, соответственно, для температур 40,
50, 60, 70 и 80 оС. Результаты статистической обработки данных параллельных экспериментов при нагревании в 2%-м растворе NaCl показали увеличение среднего
значения стандартных отклонений в 1,8 раза по сравнению со значением, получен18
ным при обработке шпика в воде, что не могло не влиять на достоверность оценки и
правильность ранжирования образцов при испытаниях. Таким образом, хотя нагревание в 2%-м растворе NaCl и показало увеличение количества выплавляемого жира, но, учитывая результаты статистической обработки, выбор был сделан в пользу
испытаний шпика путем нагревания в воде.
Таблица 7 – Значения коэффициентов корреляции
между температурой плавления образцов и количеством выплавленного жира при нагревании в разной среде и до различных температур
Изучение корреляционной зависимости между количеством выплавленного жира и температурой
плавления жира в шпике (табл. 7)
показало, что при нагревании в
2%-м растворе NaCl коэффициенты
корреляции имели отрицательные и
слишком низкие значения, чтобы
предположить наличие функциональной зависимости. А при нагревании в воде были
получены положительные коэффициенты корреляции с относительно высокими значениями. Однако с повышением температуры нагревания, значения коэффициентов
корреляции уменьшались, что позволило сделать вывод о слабой корреляционной зависимости между этими параметрами при нагревании до температур свыше 60 оС.
Низкая корреляционная зависимость между результатами определения устойчивости шпика к нагреванию и температуры плавления по ГОСТ 8285 подтвердила
нецелесообразность использования температуры плавления для оценки технологической пригодности шпика.
Так, например (рис. 7), образцы шпика №7 и №8, показавшие наибольшие потери
массы в результате нагревания в воде до 70 оС (25,44 % и 15,6 %, соотв-но), имели самые высокие значения температуры плавления – 36,6 и 36,8 оС.
На потерю массы при нагревании шпика также влияла степень его измельчения
(рис. 8). Уменьшение площади соприкосновения с греющей средой привело к снижению количества вытопленного жира, причём в каждом диапазоне температур.
Однако при этом сохранилась тенденция увеличения потерь массы шпика с возрастанием температуры нагревания до 70 оС. У образцов с размером сторон не более
19
15 мм (при 70 оС) составили 5,59 и 5,30 %, а у этих же образцов шпика, но с размером сторон не более 5 мм – 7,01 и 6,74 %, соотв-но.
Рисунок 7 - Выплавление жира при нагревании образцов шпика до
70 оС и температура
плавления жира образцов
Рисунок 8 – Изменение
массы шпика (в % к исходной массе), в зависимости от размеров кусочков, при нагревании
в воде
Как наиболее «строгое» условие проведения испытаний была выбрана подготовка
образцов шпика с измельчением на кусочки с размером сторон не более 5 мм.
Для дифференциации образцов шпика по технологической пригодности к
переработке в зависимости от выплавления жира при нагревании в воде до 70 оС
была проведена в лабораторных условиях варка вареной колбасы со шпиком.
Анализ результатов лабораторных выработок позволил предложить следующую
дифференциацию шпика по технологической пригодности к переработке: пригоден
для изготовления структурных колбас - выплавление жира не более 10 г/100 г
шпика; недостаточно пригоден – от 10 до 15 г/100 г шпика; не пригоден – свыше
15 г/100 г шпика.
20
Разработка положений по проведению входного контроля поставок шпика в целях
стабилизации качества. Проведение опытно-промышленных выработок (рис. 9) подтвердило наличие дефектов колбас при их изготовлении со шпиком, характеризовавшимся недостаточной и низкой устойчивостью к тепловой обработке.
Рисунок 9 - Вид на разрезе колбас:
а, б – варено-копченой «Сервелат»,
в,г - полукопченой «Краковская»,
д,е - варёной «Любительская»
Устойчивость шпика к
тепловой обработке:
а, в, д – недостаточная, колбасы с
умеренно выраженными дефектами
качества на разрезе;
б, г, е – низкая, колбасы с ярко выраженными дефектами (оплавленные, потерявшие форму, выпадающие и размазывающиеся кусочки шпика)
Одновременно был проведен
анализ термограмм изготовления
вареных, полукопченых и варено-копченых колбас, который показал, что независимо от вида колбас, батоны одного и того же диаметра при тепловой обработке находятся в «зоне температурного риска» примерно одинаковое время - 40-46% от общей
продолжительности тепловой обработки. В связи с этим, выбор направления использования шпика с недостаточной и/или низкой устойчивостью к тепловой обработки целесообразен только в отношении изготовления фарша с однородной тонкоизмельченной структурой, а выявление такого шпика необходимо осуществлять по
результатам входного контроля.
Для целей организации входного контроля шпика и снижения доли колбас с подобными дефектами была разработана схема входного контроля шпика. Схема
включает проверку соответствия сопроводительных документов, проведение приемо-сдаточных (долабораторных) и лабораторных испытаний. Для повышения объективности органолептической оценки шпика была разработана оценочная таблица по
показателям «внешний вид шпика», «вид и цвет шпика на разрезе», «консистенция
шпика», «запах шпика». По каждому показателю были предложены дескрипторы,
описывающие возможные дефекты. По результатам органолептической оценки при21
нимается решение о необходимости испытаний шпика по ФТП, а также по показателям, характеризующим деградацию и окислительную порчу жиров.
Степень развития этих процессов предложено оценивать по каждому единичному
показателю и по значению комплексного критерия по формулам (8) и (9):
,
(8)
где Si – степень соответствия i-го показателя нормативному (установленному) значению,
Fi – фактическое значение i-го показателя, полученного при лабораторных испытаниях
шпика, Ni – нормативное (установленное) значение i-го показателя;
,
(9)
где So – комплексный критерий соответствия физико-химических показателей, характеризующих деградацию и окислительную порчу жиров, нормативным (установленным)
значениям; FТБЧ, FПЧ, FКЧ – соответственно фактические значения ТБЧ, ПЧ и КЧ, полученные в результате лабораторных испытаний шпика; NТБЧ, NПЧ, NКЧ – нормативные (установленные) значения ТБЧ, ПЧ и КЧ для шпика; 5, 4 и 1 – коэффициенты весомости показателей.
При Si˂1, фактическое значение показателя соответствует установленным требованиям. Максимальное значение комплексного критерия So, равное 1, соответствует
шпику, у которого все физико-химические показатели, характеризующие деградацию и окислительную порчу жиров, достигли предельных значений.
Результаты комплексной оценки качества и технологической пригодности шпика
при проведении входного контроля могут быть использованы для оценки стабильности качества поставок, выбора и уточнения перечня поставщиков, разработки
внутренних стандартов для производства конкретных наименований продукции с
использованием шпика, установления возможных сроков хранения шпика на предприятии до направления в производство, расчетов с поставщиками и пр.
Предложенная схема входного контроля легла в основу СТО «Комплексная система контроля качества. Входной контроль качества шпика. Организация и методы
испытаний».
22
ВЫВОДЫ
1. Проведена систематизация показателей качества и безопасности шпика и предложена их иерархическая структура с выделением группы ФТП, характеризующих его
технологическую пригодность к переработке на основе дифференцированного подхода
к оценке свойств жира и свойств, учитывающих особенности соединительной ткани.
2. Изучен ЖК-й состав шпик различной консистенции и оценена возможность
объективного определения общей ненасыщенности жира расчетным методом по
ГОСТ Р ИСО 3961. Установлено, что с ухудшением консистенции шпика количество ненасыщенных ЖК, не учитываемых при стандартном расчете, возрастало в
4,8 раза. В целях повышения объективности оценки общей ненасыщенности жира
были предложены формулы и алгоритм расчета ЙЧ, позволяющие полностью учитывать результаты определения ЖК-го состава шпика.
3. Изучены микроструктурные особенности изменения шпика при тепловом воздействии. Установлено, что в независимости от температуры плавления жира в
шпике, значимые изменения его микроструктуры начинают наблюдаться при 60 оС.
С учетом изменения соединительнотканных элементов структуры, удерживавших
жировые капли, выраженные изменения были выявлены при нагревании до 70 оС и
выше.
4. Разработан и апробирован в лабораторных и производственных условиях метод
оценки устойчивости шпика к тепловой обработке, основанный на определении потери массы кусочков шпика при нагревании в воде до температуры 70 оС. Предложена дифференциация шпика по технологической пригодности к переработке для
изготовления структурных колбас: пригоден - выплавление жира не более 10 г/100 г
шпика; недостаточно пригоден – от 10 до 15 г/100 г шпика; не пригоден – свыше
15 г/100 г шпика.
5. По результатам исследования разработана методология объективной оценки
качества и технологической пригодности шпика. Внедрение СТО «Комплексная система контроля качества. Входной контроль качества шпика. Организация и методы
испытаний» на предприятии мощностью 10 т колбасных изделий в смену, из которых 5,2 т составляют структурные колбасы со шпиком, позволит получить экономический эффект в размере 73,9 млн. руб. в год (в ценах 2015 года).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ЖК – жирные кислоты; ЖК-й – жирнокислотный; ЙЧ – йодное число; КЧ –
кислотное число; ПНЖК – полиненасыщенные жирные кислоты; ПЧ – перекисное
число; ТБЧ – тиобарбитуровое число; ФТП – функционально-технологические показатели; соот-но – соответственно.
23
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК
Семенова, А.А. Влияние тепловой обработки на микроструктуру шпика /
А.А. Семенова, Т.Г. Кузнецова, В.В. Насонова, К.И. Спиридонов // Мясная
индустрия. – 2015. – №4. – С.34-37.
Семенова, А.А. К вопросу стандартизации и оценке качества шпика /
А.А. Семенова, В.В. Насонова, М.И. Гундарева, К.И. Спиридонов // Все о
мясе. – 2015. - №1. – С.4-8.
Семенова, А.А. Объективная оценка качества шпика / А.А. Семенова,
Т.Г. Кузнецова, В.В. Насонова, К.И. Спиридонов, Ф.В. Адылов // Мясная индустрия. – 2016. - №1. – С.25-31.
Спиридонов, К.И. Метод расчета йодного числа для оценки качества шпика /
К.И. Спиридонов, А.А. Семенова, А.Н. Иванкин, В.В. Насонова // Мясная индустрия. – 2016. - №4. – С.48-51.
Ivankin, A. N. Determination of Unsaturated Fatty Acids with a Migrating Double
Bond in Complex Biological Matrices by Gas Chromatography with Flame Ionization and Mass Spectrometry Detection /A.N. Ivankin, G.L. Oliferenko, A.V. Kulikovskii, I.M. Chernuha, A.A. Semenova, K.I. Spiridonov, V.V. Nasonova // Journal of Analytical Chemistry, 2016, Vol. 71, No. 11, pp. 1131–1137.
DOI: 10.1134/S1061934816110046
Публикации в других научных изданиях
Спиридонов, К.И. Сравнение физико-химических свойств отечественного и
зарубежного шпика // Фундаментальные и прикладные исследования по безопасности и качеству пищевых продуктов: Сборник научных трудов VIII
Международной конференции молодых учёных и специалистов, г. Видное, 4 –
5 декабря 2014 г. / К.И. Спиридонов А.А. Семенова, А.А. Мотовилина. –
Видное: Изд-во ВНИИТеК, 2014.
Спиридонов К.И. Гистологическое исследование изменения микроструктуры
подкожной жировой ткани свиней при тепловой обработке // Наука и современность 2016: Сборник научных работ XIII Международной научной конференции Евразийского Научного Объединения, Москва, январь 2016 г. / К.И.
Спиридонов А.А. Семенова, Т.Г. Кузнецова, В.В. Насонова. – Москва: Изд-во
ЕНО. – 2016. – №1(13). – С.42-45.
Семенова, А.А. Алгоритм расчета йодного числа жира // «Перспективные
ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов»: материалы 8-го Научно-практического симпозиума, г. Москва, 26 – 27 апреля 2016 г. / А.А. Семенова, К.И. Спиридонов, А.Н.
Иванкин, В.В. Насонова
Спиридонов, К.И. Разработка методики оценки устойчивости шпика к тепловой обработке // «Техника и технология пищевых производств»: материалы Хй юбилейной международной научной конференции студентов и аспирантов,
г. Могилев, Республика Беларусь, 28-29 апреля 2016 г. / К.И. Спиридонов А.А.
Семенова
24
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
35
Размер файла
1 339 Кб
Теги
технологическая, оценки, пригодность, разработка, качества, комплексная, методология, шпика
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа