CC BY
60
УДК 621.365.5.029.5, 664.046.1
И.В. Злобина, В.А. Коломейцев, В.А. Кошуро, Н.В. Бекренев
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРУ МЯСНЫХ КУЛИНАРНЫХ РУБЛЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ДОБАВЛЕНИЕМ МУКИ НУТА
Выполнены экспериментальные исследования динамики структуры мясных фаршевых систем с добавлением муки нута в зависимости от способа тепловой обработки - с помощью СВЧнагрева и традиционным методом. Установлено существенное повышение однородности структуры и уменьшение размеров пустот (пор) в ней при одновременном увеличении их процентного содержания. Показано,
что добавление муки нута способствует уменьшению размеров пор и стабилизации пористой структуры.
СВЧ-термия, микроволновое излучение, пористая структура, агломераты, однородность, мука нута, кулинарная готовность
I.V. Zlobina, V.A. Kolomeytsev, V.A. Koshuro, N.V. Bekrenev
RESEARCH INTO IMPACT OF MICROWAVE RADIATION ON THE STRUCTURE OF CHOPPED MEAT PRODUCTS WITH ADDED CHICK-PEA FLOUR
The conducted experiments refer the dynamics in the structure of meat farce products with added chick-pea flour depending on the method of thermal treatment by means of microwave heating and traditional methods. Essential increase in the uniformity of structure and size reduction of cells is observed accompanied by the increase in their percentage. It is shown that addition of chick-pea flour facilitates reduction of cell sizes and stabilization the porous structure.
Microwave thermie, microwave radiation, porous structure, agglomerates, uniformity, flour of chick-pea, culinary readiness
Начало XXI века характеризуется широким внедрением высоких технологий, ранее известных только в оборонных отраслях промышленности, в сферы обеспечения качественной жизни населения в разных странах, в том числе и в России. Значительная роль в выполнении данной задачи принадлежит совершенствованию структуры питания абсолютного большинства населения. Наметившаяся в настоящее время тенденция к расширению использования белков растительного происхождения в продуктах питания, а также стремление производителей снизить их себестоимость, определяют спектр применения зернобобовых культур, в частности возделываемых в регионах России. В Саратовской области такой культурой является нут, отличающийся высокой устойчивостью к засухе, вредителям, технологичностью в уборке, высоким содержанием белка, пищевых волокон, Р-каротина, макроэлементов (калия, магния, кальция, железа) и селена. Поэтому весьма перспективным является введение муки нута в мясные фаршевые системы [1, 2]. Однако неоднородность структуры изготовленных из них изделий в сочетании с их многокомпонентным составом создает существенные трудности по равномерному прогреву в процессе термической обработки и может привести к снижению потребительских свойств. В связи с этим приобретает актуальность использование новых способов термической обработки, основанных на использовании высокоэффективных электротехнологий, обеспечивающих сокращение времени, необходимого для достижения кулинарной готовности, и хорошие потребительские свойства продукции. Одним из эффективных электротехнологических методов обработки различных материалов, в том числе диэлектрических, является использование электромагнитного микроволнового излучения сверхвысокой частоты (СВЧ). Большой вклад в развитие теории и практики СВЧ обработки материалов внесли Ю.С. Архангельский, В.А. Коломейцев, И.В. Лебедев, В.Т. Свиридов, С.Г. Калганова [3, 4]. При этом наряду с применением СВЧ - электротермии для сушки и сублимации, модифицирования структуры, низкотемпературной обработки материалов в машино- и приборостроении, а также строительстве данный метод в последнее время успешно применяется для направленного воздействия на биологические объекты, например в медицине для гипертермической обработки опухолей и других глубинных нарушений тканей [5, 6]. В области применения СВЧ процессов в пищевой отрасли значительный объем исследований выполнен И.А. Роговым, С.В. Некрутманом, О.П. Семеновой, А.А. Бабенко, М.А. Беляевой, Т.А. Козловой [7]. Преимущественно данный метод используется в бытовых условиях для размораживания и разогрева пищевых продуктов, а в промышленных условиях - для пастеризации продуктов, в частности молока, и также разогрева крупных партий полуфабрикатов в предприятиях общественного питания (фаст-фуды и т.п.) [8]. Однако несмотря на активное и широкое использование указанной технологии и значительный объем исследований, выполненных, в том числе, в СГТУ имени Гагарина Ю.А. [9],
существуют недостаточно изученные научно-практические аспекты применения СВЧ излучения при термической обработке сложных систем типа фаршевых композиций, включающих в состав высокобелковые компоненты растительного происхождения, с целью доведения до кулинарной готовности.
Нами проведены сравнительные экспериментальные исследования влияния добавки муки нута на структуру фаршевых систем при использовании традиционного метода тепловой обработки (жарки) и термической обработке в микроволновой печи. Использовались образцы трех групп, изготовленные на основе фарша из говядины: контрольные (выработанные по Сборнику рецептур [10]); с заменой 5% массы мяса мукой нута и 20% массы хлеба мукой нута размерами 60*20*20 мм. Одну часть образцов подвергали тепловой обработке путем жарки в течение 5,5 мин, другую - СВЧ обработке в микроволновой печи Samsung ME711KR в течение 4,5, 4 и 5,3 мин соответственно. Затем образцы разрезали вдоль наибольшей оси и подготовили шлифы, которые изучали под микроскопом МБС-6 при 12-кратном увеличении. Образцы фотографировали цифровым фотоаппаратом Canon PowerShot A2500. Полученные изображения транслировали в компьютерный анализатор изображений микроструктур АГПМ-6М, где выполняли их обработку в программе «Metallograph». Оценивали внешний вид образцов, распределение пустот (пор) в структуре по размерам, включая дисперсию размеров, и выполняли определение открытой пористости. Отдельно фиксировали наличие в структуре частиц нута.
В ходе подготовки образцов, было отмечено, что под действием СВЧ излучения происходит более интенсивный и равномерный нагрев, о чем визуально свидетельствует малое различие по цвету поверхности и внутреннего объема. Результаты компьютерной обработки изображений образцов представлены на рис. 1 и 2.
При СВЧ обработке контрольных образцов средний размер пор снижается более чем в 2 раза по сравнению с традиционной способом тепловой обработки (рис. 3).
Добавление муки нута вместо части мяса вызывает при использовании жарки существенное снижение размеров пор, а при использовании СВЧ обработки, напротив, приводит к некоторому их увеличению по сравнению с контрольным образцом.
Замена части хлеба нутовой мукой приводит во всех случаях к снижению размеров пор. При этом во всех случаях использование СВЧ обработки способствует уменьшению разноразмерности пор, что позволяет говорить о равномерном теплопереносе в объеме образца и, как следствие, равномерной его кулинарной обработке, что обеспечит улучшение потребительских свойств.
Влияние СВЧ излучения на изменение параметров структуры по сравнению с образцом, подвергнутым традиционной обжарке, проявляется по-разному в зависимости от состава образца (рис. 4).
В наибольшей степени эффект снижения размеров пор и их дисперсии проявляется у контрольного образца состава. При замещении части мяса мукой нута отмечается увеличение размеров пор по сравнению с контрольным образцом, а также меньшее снижение дисперсии, при замещении части хлеба мукой нута наблюдается наибольшее снижение как размеров пор, так и их дисперсии. Пористость во всех случаях воздействия СВЧ излучения возрастает примерно на 10%.
Таким образом, выполненные нами исследования показали целесообразность применения СВЧ излучения для доведения до кулинарной готовности мясных рубленых кулинарных изделий с добавлением муки нута. Неоднородность теплофизических свойств исходных полуфабрикатов, вызванная введением растительных добавок в виде муки нута, не оказывает существенного влияния на равномерность термической обработки изделий и структурные параметры. Применение СВЧ излучения способствует снижению размеров пор и разброса их размеров при одновременном увеличении пористости. Последний факт может способствовать сохранению целостности изделия при хранении и возможной транспортировке. В дальнейшем целесообразно проведение исследований по определению оптимальных режимов СВЧ обработки (удельной мощности и времени) с целью улучшения выявленных нами результатов, а также разработка метода обработки изделий на двух частотах с целью улучшения их потребительских свойств.
Рис. 1. Статистическая оценка размеров пор (а, в, д, ж) и открытой пористости (б, г, е, з) образцов с замещением части мяса (2 верхних ряда) и части хлеба (2 нижних ряда) мукой нута после СВЧ обработки
(а, б и д, е) и жарки (в, г и ж, з)
Рис. 2. Статистическая оценка размеров пор (а, в) и открытой пористости (б, г) контрольных образцов после СВЧ обработки (а, б) и жарки (в, г)
Н,мм
2,5 2 1,5 1 0,5 0
б
а
Рис. 3. Влияние метода обработки и состава образцов на размеры пор Н (а) и их дисперсию а2 (б): К_, М_, Х_-контрольный образец, образец с замещением части мяса, образец с замещением части хлеба при жарке;
К_СВЧ, М_СВЧ, Х_СВЧ - то же, при СВЧ обработке
Рис. 4. Изменение размеров пустот (пор) Н, их дисперсии а2 и величины пористости П в зависимости от состава образцов, подвергнутых СВЧ термической обработке, по сравнению с обжаркой на сковороде (К_СВЧ - контрольный образец без добавок, М_СВЧ - образец с замещением 5% мяса, Х_СВЧ - образец с замещением 20% хлеба). 1 - Нсвч/Н, 2 - а2свч/ а2, 3 - Псвч/П. Знак (-) означает уменьшение показателя
ЛИТЕРАТУРА
1. Злобина И.В. Исследование мясных кулинарных изделий с добавлением муки нута / И.В. Зло-бина, Н.М. Птичкина // Технология и товароведение Инновационных пищевых продуктов. 2012. № 3(14). С. 30-3б.
2. Злобина И.В. Обогащение мясных кулинарных изделий растительным белком / И.В. Злобина, Н.М. Птичкина // Научный электронный архив. URL: http://forum2009.rae.ru/26/337 (дата обращения: 30.04.2013)
3. Архангельский Ю.С. Справочная книга по СВЧ-электротермии: Справочник / Ю.С. Архангельский. Саратов: Изд-во «Научная книга», 2011. 5б0 с.
4. Архангельский Ю.С. Высокотемпературный нагрев диэлектриков с фазовыми переходами / Ю.С. Архангельский, К.Н. Огурцов // Вестник СГТУ. 2012. № 2 (бб). С. 34-37.
5. Fear Enhancing Breast Tumor Detection with Near-Field Imaging / Elise C. Fear, Susan C. Hag-ness, Paul M. Meaney, Michal Okoniewski, Maria A. Stuchly // IEEE Microwave Journal magazine, v. 3, №1, march 2002. p. 48-5б.
6. SterzerF. Microwave Medical Devices / Fred Sterzer // IEEE Microwave Journal magazine. V. 3. № 1. March 2002. P. б5-70.
7. Рогов И.А. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов / И.А. Рогов, С.В. Некрут-ман. M.: Агропромиздат, 198б. 3б1 с.
8. Kachmar M. Microwave Heating: 50 MW and Counting / Michael Kachmar // Microwaves & RF. sept. 1992. P. 41-44.
9. Архангельский Ю.С. Сверхвысокочастотная электротехнология. Саратовская школа электротехнологов / Ю.С. Архангельский // Вестник СГТУ. 2011. № 4 (3). С. 5-15.
10. Здобнов А.И. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий: для предприятий общественного питания / Здобнов А.И., Цвганенко В.А.. М.: ИКТЦ «Лада», 2005. 27б с.
Злобина Ирина Владимировна -
ассистент кафедры «Техническая механика и детали машин» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Коломейцев Вячеслав Александрович -
доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации, профессор кафедры
Irina V. Zlobina -
Assistant Lecturer
Department of Technical Mechanics
and Machine Parts,
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Vyatsheslav A. Kolomeytsev -
Dr. Sc., Professor, Department of Radio Electronics and Telecommunications,
«Радиоэлектроника и телекоммуникации» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Кошуро Владимир Александрович -
аспирант кафедры «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А.
Бекренев Николай Валерьевич -
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Техническая механика и детали машин» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Vladimir A. Koshuro -
Postgraduate
Department of Biotechnical and Medical Devices and Systems,
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Nikolai V. Bekrenev -
Dr. Sc., Professor
Head: Department of Technical Mechanics and Machine Parts,
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Статья поступила в редакцию 15.03.14, принята к опубликованию 15.05.14
