Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВАКУУМИРОВАННЫХ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО И ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ

Родионова Н.С. 1 Гачеу Л. 2 Попов Е.С. 1 Бахтина Т.И. 1
1 ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
2 Университет Трансильвании
В настоящее время развитие предприятий индустрии питания связано с применением инновационных технологий и оборудования для обработки пищевых сред, что оказывает существенное влияние на показатели качества и потребительские свойства готовой кулинарной продукции. Следует отметить, что основная масса сырья при использовании его на предприятиях общественного питания подвергается тепловой обработке, которая оказывает существенное влияние на качество готовой продукции. Перспективным направлением развития техники и технологии индустрии питания является применение низкотемпературной термовлажностной кулинарной обработки сырья с предварительным вакуумированием. Применение данной технологии позволяет поддерживать витамины, белки, углеводы, жиры, макро- и микроэлементы сырья в нативном состоянии, а также предохраняет пищу от нежелательных органолептических изменений, происходящих при традиционной тепловой обработке, с сохранением привлекательных потребительских качеств продукта и гарантированной гигиенической безопасностью на протяжении всего срока хранения. Известно, что в кулинарии распространено сочетание риса, овощного сырья: лука и моркови, а также гидробионтов: кальмара и карпа, которое позволяет получить блюдо с высокими потребительскими свойствами. В процессе исследований были установлены технологические потери массы, количество влаги, необходимое для достижения требуемой консистенции компонентов смеси и увеличения выхода готовых изделий, показатели биологической ценности, продолжительность срока хранения.
животное сырье
растительное сырье
полуфабрикат
микробиологическая безопасность
вакуумная упаковка
низкотемпературные режимы тепловой обработки
1. Бахтина Т.И. Исследование процесса тепловой обработки карпа с применением низкотемпературного термо-влажностного режима // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3.
2. Родионова Н.С. Исследование влияния различных режимов тепловой низкотемпературной обработки на микробиологическую безопасность полуфабрикатов из кальмаров / Н.С. Родионова, Е.С. Попов, Т.И. Бахтина // Пищевая промышленность. – 2012. – № 1 – С. 58–59.
3. Родионова Н.С. Исследование процесса тепловой обработки гидробионтов с использованием низкотемпературного термо-влажностного режима / Н.С. Родионова, Е.С. Попов, Т.И. Фалеева // Вестник РАСХН. – 2011. – № 6. – С. 75–78.
4. Родионова Н.С. Исследование влияния режимов предварительной гидратации на тепловую обработку риса для специального питания / Н.С. Родионова, Е.С. Попов, Л.Д.К. Де-Соуза // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2012. – № 3. – С. 43–45.
5. Родионова Н.С. Исследование влияния характеристик теплоносителя на потери массы полуфабрикатов из репчатого лука / Н.С. Родионова, Е.С. Попов, Л.Д.К. Де-Соуза // Пищевые продукты и здоровье человека: материалы международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Кемерово, 2012. – С. 244–245.

При приготовлении блюд, как правило, используют различные продукты, обеспечивающие сбалансированный состав готовой продукции по жирам, белкам, углеводам, макро- и микроэлементам. В кулинарии распространено сочетание риса, овощного сырья: лука и моркови, а также гидробионтов: рыбы, кальмаров, которое позволяет получить блюдо с высокими потребительскими свойствами.

Цель исследования – научное обоснование и совершенствование технологии тепловой обработки поликомпонентных пищевых систем и получение полуфабрикатов высокой степени кулинарной готовности с гарантированным уровнем пищевой, биологической ценности и пролонгированным сроком хранения.

Материалы и методы исследования

С целью определения оптимальных режимных параметров технологического процесса термовлажностной обработки кулинарной продукции с предварительной вакуумной упаковкой необходимо комплексное исследование каждого отдельного компонента блюда. На основании полученных данных возможно прогнозирование соотношений компонентного состава блюда, что обеспечивает рациональное энергопотребление, минимизацию технологических потерь массы, а также достижение высоких качественных показателей кулинарной продукции и увеличение срока хранения.

В качестве объектов исследований были выбраны следующие рецептурные компоненты: лук (нарезка кубиком 0,5×0,5 см), морковь (нарезка соломкой 1,5×0,2×0,2 см), рис длиннозерный шлифованный, а также кальмар и карп (филе с кожей без костей, нарезка порционными кусочками массой 40 г).

Экспериментальные исследования процесса термовлажностной обработки проводили в условиях конвективного теплообмена с увлажнением теплоносителя от 0 до 100 %, в условиях регулирования температуры теплоносителя в рабочей камере аппарата в диапазоне температур 333…373 К. Исследуемые образцы подвергались предварительной упаковке в вакуумные полимерные пакеты с последующей тепловой кулинарной обработкой. Упаковка производилась с помощью вакуумно-упаковочной машины Besser vacuum, серии FAVORIT, с конечным давлением 200 Па, при толщине полиэтиленовой пленки 140 мкм.

В образцах продукта в процессе термовлажностной обработки контролировали степень кулинарной готовности с интервалом в 30 с до достижения постоянной массы образцов при одновременном выделении ими постоянного количества сока. В качестве контроля исследовали образцы, обработанные при тех же температурных режимах без упаковки, а также образцы, сваренные традиционным способом.

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ экспериментальных данных показал, что технологические потери упакованных образцов исследуемых пищевых продуктов имеют меньшие численные значения по сравнению с неупакованными образцами: для образцов кальмара – 12,5…24,5; 21,0…29,5 %; для образцов карпа – 9,5…20,0; 16,0…26,5 %; для образцов лука – 11,5…26,0; 16,5…29,5 %; для образцов моркови 6,5…19,0; 11,5…24,0 % – соответственно в исследуемом диапазоне температур 333…373 К [1, 2, 3]. Графические зависимости изменения массы упакованных образцов кальмара от продолжительности тепловой кулинарной обработки представлены на рис. 1. Аналогичные зависимости были получены для исследуемых образцов карпа, лука и моркови.

а pic_18.tif бpic_19.tif

Рис. 1. Зависимость изменения массы упакованных образцов кальмара от продолжительности тепловой кулинарной обработки (при различных температурах): а – упакованные образцы; б – неупакованные образцы; 1 – 333 К; 2 – 343 К; 3 – 353 К; 4 – 363 К; 5 – 373 К; 6 – обработка традиционным способом

При определении оптимальных режимов термовлажностной обработки сырья с предварительной вакуумной упаковкой одним из объектов исследования являлся рис длиннозерный шлифованный. Известно, что предварительная гидратация риса обеспечивает сокращение времени на последующую термическую обработку. В связи с этим исследуемые образцы подвергались предварительной гидратации и упаковке в вакуумные полимерные пакеты с последующей тепловой кулинарной обработкой [4].

Установлено, что температура предварительной гидратации оказывает существенное влияние на продолжительность процесса тепловой обработки (рис. 2). Так, при увеличении температуры предварительной гидратации образцов риса от 323 до 373 К наблюдается сокращение продолжительности тепловой обработки в 2,2…2,5 раза для диапазона температур 353…373 К.

pic_20.tif

Рис. 2. 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

В процессе исследований определяли количество влаги, необходимое для достижения требуемой консистенции компонентов смеси, увеличения выхода готовых изделий, при обеспечении максимальных сроков хранения, которые, как известно, в значительной степени определяются количеством свободной влаги в пищевом объекте.

В качестве объектов исследования рассматривались рисо-овощные смеси с гидробионтами со следующими соотношениями составляющих компонентов: для рисо-овощной смеси с кальмаром: рис гидратированный – 58 %, лук – 12 %, кальмар – 30 %; для рисо-овощной смеси с карпом: рис гидратированный – 60 %, морковь – 6 %, лук – 9 %, рыба – 25 %.

Процесс термовлажностной обработки компонентов блюда проводили в диапазоне температур 333–373 К, с предварительной вакуумной упаковкой в полимерную пленку, влагосодержание теплоносителя поддерживалось равным 100 %.

Изменение состояния влаги в продукте оказывает определенное влияние на физико-химические и органолептические показатели изделий. В связи с этим целью исследований являлось определение влияния режимов данной технологии на изменение форм связи влаги в объектах исследования. Количество влаги изменяли в диапазоне от 0 (контроль) до 15,0 % по массе.

В обработанных экспериментальных образцах изучали динамику изменения влажности на влагомере FD – 610 «KETT» (Япония) с интервалом 2 мин. Количественные и качественные изменения форм связи влаги анализировали на основании полученных графических зависимостей обезвоживания и скорости обезвоживания образцов блюд с кальмаром (рис. 3, 4) и карпом (аналогичные зависимости).

Исходя из анализа представленных зависимостей, следует, что продолжительность процесса обезвоживания рисо-овощных смесей с гидробионтами возрастает при добавлении воды и составляет: для рисо-овощной смеси с кальмаром: 135 (при 373 К) – 145 мин (при 333 К) и 142–145 (при 373 К) – 153–157 мин (при 333 К); для рисо-овощной смеси с карпом: 130 (при 373 К) – 140 мин (при 333 К) и 135–138 (при 373 К) – 147–150 мин (при 333 К).

При анализе графических зависимостей скорости обезвоживания (рис. 4) было выявлено, что температура термо-влажностной обработки рисо-овощных смесей с гидробионтами, а также количество вносимой воды оказывают существенное влияние на переход свободной влаги в связанное состояние. Скорость обезвоживания меняется в следующих диапазонах: для рисо-овощной смеси с кальмаром: от 0,90 до 1,22 г/мин (333; 373 К) – для образцов блюд, приготовленных без добавления воды; от 0,95 до 1,53 г/мин (333; 373 К) – для образцов блюд, приготовленных с добавлением воды в различных пропорциях; для рисо-овощной смеси с карпом: от 0,84 до 1,16 г/мин (333; 373 К) – для образцов блюд, приготовленных без добавления воды; от 0,86 до 1,39 г/мин (333; 373 К) – для образцов блюд, приготовленных с добавлением воды в различных пропорциях.

Исходя из анализа влияния количества вносимой воды на соотношение свободной и связанной влаги в образцах по сравнению с контролем, установлено, что для рисо-овощной смеси с кальмаром добавление воды в количестве, превышающем 12,0 % от общей массы блюда, приводит к увеличению массовой доли свободной влаги. Для рисо-овощной смеси с карпом внесение дополнительного количества воды не рекомендуется, поскольку внесение воды даже в количестве 5,0 % от общей массы блюда приводит к увеличению массовой доли свободной влаги.

Также следует отметить, что дальнейшее увеличение количества воды в рецептуре перед термической обработкой ведет к снижению органолептических показателей и сокращению продолжительности срока хранения рисо-овощных смесей с гидробионтами.

a pic_21.tif бpic_24.tif вpic_23.tif

Рис. 3. Графические зависимости обезвоживания исследуемых образцов рисо-овощных смесей с кальмаром: а – без добавления воды; б – с добавлением воды (12,5 %); в – с добавлением воды (15,0 %)) обработанных при различных температурных режимах: 1 – 333 К, 2 – 373 К

a pic_26.tif бpic_22.tif вpic_25.tif

Рис. 4. Графические зависимости скорости обезвоживания исследуемых образцов рисо-овощных смесей с кальмаром: а – без добавления воды; б – с добавлением воды (12,5 %); в – с добавлением воды (15,0 %)) обработанных при различных температурных режимах: 1 – 333 К; 2 – 373 К

На основании полученных данных скорректировано соотношение рецептурных компонентов для рисо-овощной смеси с кальмаром, которое составляет: рис гидратированный – 54,0 %, лук – 11,0 %, кальмар – 27,0 %, вода – 8,0 %. Для рисо-овощной смеси с карпом соотношение рецептурных компонентов осталось неизменным.

На основании проведенных исследований по термо-влажностной обработке компонентов данных смесей было установлено, что процесс тепловой обработки блюд необходимо проводить в диапазоне температур 363–368 К, с предварительной вакуумной упаковкой в полимерную пленку и влагосодержанием теплоносителя равным 100 %. В образцах продукта контролировали степень кулинарной готовности, которая определялась достижением требуемой консистенции готового продукта.

Продолжительность тепловой кулинарной обработки до достижения степени кулинарной готовности составила: для рисо-овощной смеси с кальмаром – 9 мин, а для рисо-овощной смеси с карпом – 11 мин.

В исследуемых комбинированных продуктах определяли массовую долю белка, жира, углеводов, витаминов, микроэлементов, аминокислотный состав, коэффициент различия аминокислот, биологическую ценность, кислотное и перекисное числа. Для определения преимуществ разрабатываемого способа кулинарной обработки в качестве контрольного образца исследовали смесь аналогичного состава, подвергнутую тепловой обработке паром без предварительного упаковывания при температуре 368 К.

Можно отметить, что численные значения исследуемых показателей достигают наибольших значений в упакованных образцах рисо-овощных смесей, обработанных при низкотемпературных режимах тепловой обработки. Так, данные смеси обладают повышенным содержанием витаминов (на 25 %), микроэлементов (на 15 %), белка и жира (на 10 %).

В ходе исследований в рисо-овощных смесях с гидробионтами изучали изменение органолептических показателей микробиологической безопасности в процессе хранения при температурах: 276 ± 0,1 и 298 ± 0,1 К.

Установлено, что для исследуемых рисо-овощных смесей с гидробионтами время достижения критических значений количества aerobic и facultative anaerobic microorganisms, опасных для здоровья потребителя (5⋅104 colony-forming unit (CFU/g) зависит от температурных режимов хранения. Так, для образцов, температура хранения которых составляла Т = 298 ± 0,1 К, время достижения критических значений количества aerobic и facultative anaerobic microorganisms в два раза меньше, чем для образцов с температурой хранения Т = 276 ± 0,1 К, т.е. соответственно 7 и 15 суток. В контрольных образцах период достижения критических значений aerobic и facultative anaerobic microorganisms, составил 24 и 48 часов при температурах хранения Т = 298 ± 0,1 и Т = 276 ± 0,1 К соответственно. В течение исследуемых сроков хранения в экспериментальных образцах не были обнаружены: Escherihia coli, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens и Listeria monocytogenes.

Выводы

Анализируя полученные экспериментальные данные, можно заключить, что применение низкотемпературной тепловой кулинарной обработки пищевых продуктов с предварительной вакуумной упаковкой позволяет в готовых пищевых продуктах увеличить показатели биологической ценности на 10–15 %, дополнительно сохранить 20–25 % витаминов, 10–15 % минеральных веществ, а также обеспечить сохранение показателей безопасности на требуемом уровне без специального охлаждения продукта 6–7 суток, в результате чего данный продукт может быть рекомендован для специального питания (туризм, экспедиции, чрезвычайные ситуации и т.д.).

Рецензенты:

Кретов И.Т., д.т.н., профессор кафедры машин и аппаратов пищевых производств, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», г. Воронеж;

Попов В.М., д.т.н., профессор, зав. кафедрой электротехники, теплотехники и гидравлики, ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж.

Работа поступила в редакцию 15.08.2013.


Библиографическая ссылка

Родионова Н.С., Гачеу Л., Попов Е.С., Бахтина Т.И. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВАКУУМИРОВАННЫХ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО И ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-2. – С. 288-293;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32270 (дата обращения: 15.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074