CC BY
29ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕКТИНОВЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ ВТОРИЧНОГО РАСТИТЕЛЬНОГО
СЫРЬЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ДЕСЕРТНЫХ БЛЮД ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ В РАМКАХ КОНЦЕПЦИИ БЕРЕЖЛИВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Чуб О.П.
к.т.н., доцент, Севастопольский государственный университет
Ерёменко Д. О.
к.т.н., доцент, Севастопольский государственный университет
LEAN PRODUCTION CONDITION DEVELOPMENT OF TECHNOLOGICAL PROCESSES OF THERAPEUTIC AND PREVENTIVE NUTRITION DESERT DISHES WHICH USE PLANT RAW
MATERIAL PECTIN POLYSACCHARIDES
Chub O.
Cand. Sci (Tech.), Associate Professor, Sevastopol State University
Eremenko D.
Cand. Sci (Tech.), Associate Professor, Sevastopol State University
Аннотация
Неправильное питание населения приводит к избыточной массе тела, нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта и других систем организма человека. Это обусловлено недостаточным использованием продуктов, содержащих пищевые волокна. Использование блюд лечебно-профилактичекого питания с содержанием пектиновых полисахаридов позволит улучшить многие физиологические процессы в организме человека. В статье рассматриваются пути использования и особенности вторичного растительного сырья, содержащего полисахариды, которые позволяют использовать его в рецептурах десертных лечебно-профилактических блюд. Наиболее доступным и простым в переработке вторичным сырьем для десертных блюд являются яблочные и морковные выжимки, свекловичный жом, мезга цитрусовых. Они составляют в среднем 20-30 % от массы исходного сырья, имеют высокую биологическую ценность как источник витаминов, антиоксидантов, микроэлементов, что определяет перспективность и необходимость их использования. Такой подход на практике может обеспечить замену готовых покупных пектиновых составов, которые являются довольно дорогостоящими. Разработка соответствующих технологических процессов - важная составляющая Lean-концепции (бережливого производства), повысить ее эффективность дополнительно поможет применение унифицированных и групповых технологических процессов. Авторы описывают комплекс системных ресурсо- и энергосберегающих Lean-мероприятий для предприятий общественного питания. Таким образом, обеспечение конкурентоспособности и финансовой устойчивости предприятий общественного питания сопряжено с необходимостью повышения качества, улучшения функциональных свойств, безопасности и внешнего вида продукции, с одной стороны, и с оптимизацией технологических процессов при внедрении принципов бережливого производства, с другой стороны. В этой связи использование вторичного растительного сырья - важный шаг на пути сокращения потерь.
Abstract
Improper nutrition of population leads to body overweight, disruption of the cardiovascular, gastrointestinal tract and other systems of human. This situation occurs due to insufficient use of products which contain dietary fiber. Maintenance of pectin polysaccharides nutrients in therapeutic and prophylactic food will improve many physiological processes in the human body. The article discusses features and usage of secondary polysaccharide plant raw materials, which allow to make recipes of dessert therapeutic and prophylactic dessert dishes. An apple and a carrot pomace, a beet pulp, a citrus pulp are the most affordable and easy to process secondary raw materials for dessert dishes. They average 20-30 % of the feedstock weight, have a high biological value as a source of vitamins, antioxidants, trace elements, that is why their perspectivity and essential use is reasonable. Such approach can provide replacement of ready-made purchased pectin compounds, which are quite expensive in practice. Development of appropriate unified and group technological processes is an important component of Lean-concept (lean production). It will help to increase food production efficiency. The authors describe a complex of resource- and energy-saving Lean-measures for food enterprises. Thus, ensuring the competitiveness and financial stability of public catering enterprises is associated with the improvement of quality and functional properties, safety and visual appearance of products. Besides, the need to optimize technological processes within the range of lean production principles is very important too. The use of secondary plant materials can reduce enterprise resource losses significantly.
Ключевые слова: бережливое производство, пектиновые полисахариды, лечебно-профилактическое питание, десертная группа блюд, вторичное растительное сырье, переработка, сахарокислотное желирова-ние.
Keywords: lean manufacturing, pectin polysaccharides, therapeutic and preventive nutrition, dessert group food, secondary plant raw materials, processing, sugar-acid gelling.
Введение
Развитие пищевой отрасли является одним из важных направлений обеспечения приоритетного национального проекта «Развитие АПК». С 2008 года проект трансформировался в Государственную программу, которая разработана с учетом условий членства России в ВТО [1]. Основные цели программы: обеспечение продовольственной независимости страны; повышение конкурентоспособности российской пищевой продукции на внутреннем и внешнем рынках в рамках вступления России в ВТО; повышение финансовой устойчивости предприятий агропромышленного комплекса; экологизация производства; воспроизводство и повышение эффективности использования ресурсов [2, 3].
В этой связи оптимизация производственных процессов на основе концепции бережливого (Lean) производства является актуальной задачей. С точки зрения Lean-технологий процессы предприятия делятся на две категории: операции, добавляющие ценность (любая операция, преобразующая форму продукта); потери (действия, которые не приносят прибыли предприятию, а только потребляют ресурсы). Потерями могут являться операции, ресурсы или продукты. Внедрение бережливых технологий нацелено на изыскание резервов подсистем, использование которых приводит к си-нергетическому эффекту повышения эффективности работы производственной системы в целом [26]. В результате снижаются издержки, уменьшается себестоимость пищевой продукции.
Использование вторичного растительного сырья для функциональных продуктов питания - важный шаг на пути сокращения потерь при внедрении концепции бережливого пищевого производства. Употребление блюд функционального назначения способствует улучшению состояния здоровья населения. Поэтому необходимо обеспечить, с одной стороны, высокое качество данной продукции и доступность по цене для потребителей, а, с другой стороны, рентабельность работы предприятий, чтобы заинтересовать их осваивать новые технологии переработки.
Предмет исследования
В настоящее время в России [7], использование вторичных растительных ресурсов в промышленности в среднем составляет не более 30%, включая выработку кормов для животных. Для производства пектинов используется, например, всего 2...3% яблочных выжимок 0,2...0,3% свекловичного жома. На предприятиях общественного питания использование вторичного растительного сырья еще меньше. Это связано с необходимостью разработки соответствующих оптимальных технологических процессов, которые бы обеспечивали не только снижение себестоимости продукции, но и сохранность функциональных свойств отдельных компонентов в готовом блюде, конкурентоспособных вкусовых качеств и внешнего вида продукции [8].
Работы по комплексному и рациональному использованию растительного сырья проводятся в двух направлениях. Первое - создание технологий,
позволяющих максимально сократить или исключить образование отходов. Так, например, применение электроплазмолизаторов, УЗ установок или ферментных препаратов при получении соков увеличивает их выход на 5...10%. Второе направление - организация вторичной переработки. Растительное сырье может служить ценным источником полисахаридов (клетчатки, инулина, пектиновых веществ, целлюлоз, камеди и т.д.), которые являются важнейшим классом биоорганических соединений со значительным спектром биологической активности. Самым распространенным полисахаридом, содержащимся в растительном сырье, является пектин. Он обладает обширным набором фармакологических свойств. Например, у ожоговых больных снижается интоксикация и количество инфекционных осложнений, увеличивается скорость заживления ожоговых ран, улучшаются показатели микробиоценоза кишечника, нормализуется количество лейкоцитов в крови. Показано использование пектинов и при патологиях желудочно-кишечного тракта (повышается уровень содержания гамма-интерферона в лимфоцитах мезентеральных лимфоузлов и иммуноглобулинов в сыворотке крови, стимулируется лизосомальная активность фагоцитов [9, 10]). Пектин рекомендован также пациентам с сердечно-сосудистыми патологиями, с острыми и хроническими артритами, аллергическими заболеваниями.
Известно гипохолистеринемическое [11] гипогликемическое [12] и антимутагенное [13] действие пектинов. Они способны связывать и выводить тяжелые металлы, радионуклиды [14], пестициды [15], так как в процессе пищеварения при деметоксилировании происходит превращение пектинов в полигалактуроновую кислоту, которая при взаимодействии с перечисленными токсическими веществами, образует нерастворимые комплексы, которые не всасываются через слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта.
Наиболее доступным и простым в переработке вторичным сырьем в условиях предприятий общественного питания для десертных блюд являются яблочные и морковные выжимки, свекловичный жом, мезга цитрусовых, остающиеся после производства соков прямого отжима. Они составляют в среднем 20-30 % от массы исходного перерабатываемого растительного сырья, имеют высокую биологическую ценность как источник витаминов, ан-тиоксидантов, микроэлементов, что определяет перспективность и необходимость их использования. Так по данным [16, 17] 100 г яблочных выжимок содержат 4,3 г клетчатки и пектиновых веществ, 30,3мг водорастворимых антиоксидантов в пересчете на кверцетин, 22мг витамина С, 64 мг Р-активных веществ, 24,2 мг Са, 49,1 мг К, 23,2 мг Mg, 21,2 мг Р, 0,58 мг Fe [17]. Выжимки моркови содержат [18] витамины группы В, РР, С, К, Е, калий, железо, фосфор, магний, кобальт, медь, йод, цинк, хром, никель, фтор, эфирные масла. Свекловичный жом содержит железо, медь, витамины, в том числе В9, который улучшает состав крови, разжижает ее, укрепляет сердечную мышцу, снижает
уровень холестерина [19]. Мезга цитрусовых -также ценный источник пищевых волокон и биологически активных веществ.
Специалисты Мичуринского ГАУ [20] рекомендуют использование фруктовых и овощных паст и порошков из вторичного растительного сырья в качестве полуфабрикатов-источников функциональных ингредиентов.
Рецептуры лечебно-профилактических блюд должны учитывать следующие свойства и особенности вторичного сырья. В нем содержится как растворимый в воде пектин, так и протопектин, который под действием кислот растворяется даже при низких температурах. При повышении температуры процесс ускоряется. Данное свойство широко используется в промышленности. Для гидролиза применяют минеральные или органические (лимонная, винная, молочная) кислоты. Другой способ получения пектина - ферментативный, когда гидролиз происходит под действием пектолитических или целлюлолитических ферментов.
Студнеобразованию пектиновых веществ способствует присутствие сахаров (сахарозы, глюкозы или мальтозы) в растворе, как дегидратирующего вещества. Данный процесс получил название саха-рокислотного желирования. Наибольшая прочность студня соответствует использованию сахарозы. Определено оптимальное соотношение пектина, сахара и кислоты, как условие получения прочного студня - 1:60:1, известно также, что снижению при необходимости рН на 1/10 должно соответствовать повышение оптимальной температуры на 5°С [11].
Важным свойством пектина, которое расширяет возможности его применения, является эмульгирующая и пенообразующая способности, которые близки к таковым у яичного белка. Для лечебно-профилактического питания это позволяет составлять пектиносодержащие композиции для приготовления кислородных коктейлей, взбитых кремов, муссов и т.п.
Выявлено, что вязкость эмульсий жира с пектином резко возрастает при незначительном увеличении концентрации данных веществ [7], поэтому могут разрабатываться качественные блюда на основе указанных эмульсий с пониженной калорийностью.
Таким образом, использование блюд лечебно-профилактичекого питания с содержанием пектиновых полисахаридов позволит улучшить многие физиологические процессы, уменьшить количество принимаемых медикаментов, повысить сопротивляемость человеческого организма, ускорить выздоровление пациентов с перечисленными выше патологиями и предотвратить развитие широкого спектра заболеваний у здоровых людей.
Разработка комплекса системных ресурсо- и энергосберегающих Ьеап-мероприятий При внедрении системы бережливого производства на пищевом предприятии требуется не только оптимизация отдельных технологических
процессов, но и разработка ряда системных мероприятий, учитывающих особенности материальных и информационных связей:
1) разработка и внедрение ресурсосберегающих технологических процессов (трудосберегающих, материалосберегающих, фондосберегающих, энергосберегающих);
2) разработка унифицированных технологических процессов (типовых, групповых, стандартных);
3) обеспечение внедрения быстропереналажи-ваемых средств технологического оснащения;
4) разработка технологических процессов переработки «отходов», т.е. использование вторичных ресурсов;
5) внедрение технически обоснованных норм времени, в том числе экспериментально-аналитических, полученных по результатам хронометража использования фонда рабочего времени сотрудников, обработки статистических данных;
6) оптимизация аппаратного обеспечения технологических процессов на основе анализа и технико-экономического обоснования использования тех или иных единиц технологического оборудования.
Далее проводится формирование подхода к решению задач 2, 4, 5 на примере использования вторичного растительного сырья, содержащего полисахариды для приготовления десертных лечебно-профилактических блюд при внедрении Ьеап-концепции в условиях предприятий общественного питания.
Унифицированные технологические процессы призваны сократить временные, энергетические и человеческие трудозатраты на производство единицы продукции за счет объединения ряда технологических операций для некоторой номенклатуры блюд, основные ингредиенты в рецептуре которых одинаковы. Отличие может быть в их соотношении или в необходимом уровне содержания влаги. Учитываться должен при объединении блюд в группы также и потребительский спрос на них, количество одновременно задействованных сырьевых продуктовых ресурсов должно рассчитываться с учетом гарантированной реализации за период срока хранения. Для таких условий производства может быть разработан групповой технологический процесс.
Например, при использовании в технологическом процессе десертных блюд пониженной калорийности из вторичного растительного сырья [8] фруктового или овощного жома или выжимок, требуется предварительная его переработка с целью получения пасты, пюре или сухого порошка. Пасту или пюре готовят [8] с использованием СВЧ-нагрева выжимок, протирают для получения однородной массы, добавляют раствор лимонной кислоты, крахмальную патоку (производят сахарокис-лотное желирование). Смесь уваривают. В результате, по сравнению с обычной паровой обработкой значительно сокращается время соответствующего этапа технологического процесса, повышается клеточная проницаемость сырья, антиоксидантная ак-
тивность, а также улучшается преобразование пектина в протопектин, улучшается микробиологическая стабильность готового продукта.
Сухой фруктовый или овощной порошок получают высушиванием и последующим измельчением вторичного сырья. Подготовленные таким образом функциональные ингредиенты могут использоваться в блюдах следующего ассортиментного ряда: соусы для дополнения десертов; желе; муссы; самбуки; кремы, зефир, пастила. Можно вносить данные пектиносодержащие добавки в тесто. Высокая эмульгирующая и пенообразующая способность пектинов, близкая к таковой у яичного белка, позволяет успешно составлять пектиносодержащие композиции для приготовления кислородных коктейлей.
В работе [8] предложена комплексная технологии приготовления функциональных десертных блюд (муссы, самбуки, соусы, кремы и п.т.), особенность которой - в использовании вторичного сырья после получения яблочных соков прямого отжима, желирующего агента из цетрарии исландской, пюре клюквы и сухофруктов (например, кураги и/или инжира). Основные ингредиенты в рецептурах одинаковы. Отличие рецептур - в их соотношении (яблочное пюре, отвар цетрарии, клюквенное пюре) и в необходимом уровне содержании в них влаги. Основные этапы технологического процесса: получение яблочного пюре из выжимок яблочного сока прямого отжима; приготовление желирующего агента из цетрарии исландской; соединение яблочного пюре и желиру-ющего агента с клюквенным пюре и сухофруктами, массу взбивают для увеличения ее объема, охлаждают. Применение желирующего агента из цетра-рии позволяет не использовать в десертных блюдах яйца, с которыми могут быть связаны риски безопасности.
Предложенный подход, во-первых, позволяет при снижении калорийности значительно повысить биологическую ценность продукции по сравнению с аналогами за счет более высокого содержания незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жиров, витаминов и микроэлементов, антиоксидантов, клетчатки, повысить безопасность десертной продукции, что обусловлено выбором основных ингредиентов в рецептуре. Во-вторых, использование группового технологического процесса и оптимальных способов обработки сырья снижает суммарную трудоемкость и энергозатраты на производство номенклатуры десертных блюд. В-третьих, использование вторичных растительных ресурсов значительно снижает стоимость ингредиентов.
Таким образом, разработка групповых технологических процессов производства функциональных блюд из вторичного растительного сырья является важным этапом внедрения Lean-концепции на предприятиях общественного питания.
Список литературы
1. Лисицын А.Б. Состояние и тенденции развития мясной отрасли и науки о мясе // Вестник Орловского государственного аграрного университета. Орел. 2008. №5(14). С. 24-26.
2. Чуб О.П. Использование системного подхода и анализ рисков при обеспечении качества колбасной продукции // Евразийское Научное Объединение. 2019. № 2-1(48). С. 60-63.
3. Чуб О.П. Концепция бережливого производства для гибких производственных систем, понятие гибкости // Евразийское Научное Объединение. 2019. № 3-2 (49). С. 135-141.
4. Левинсон У., Рерик Р. Бережливое производство: синергетический подход к сокращению потерь/ Пер. с англ. А.Л. Раскина; Под науч. ред. В.В. Брагина. М.: РИА «Стандарты и качество», 2007. 272 с.
5. Ерёменко Д.О., Юшков В.С. Использование энергосберегающих технологий для пастеризации пищевого сырья // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сборник статей по материалам 71 -й научно-практической конференции преподавателей по итогам НИР за 2015 год / отв. за вып. А.Г. Кощаев. Краснодар: КубГАУ, 2016. - с. 784-786.
6. Ерёменко Д.О., Покинтелица Н.И. Энергосберегающая технология парокомпрессионной перегонки с дополнительным источником тепла // Вестник современных технологий: сборник научных трудов по материалам Международной конференции «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении» (11-15 сентября 2017 года). Выпуск № 8. Севастополь: СевГУ, 2017. - с. 29-33.
7. Донченко Л.В., Фирсов Г.Г. Пектин: основные свойства, производство и применение. М.: ДеЛи принт, 2007. 276 с.
8. Чуб О.П. Разработка технологии функциональных десертных блюд на основе пектиновых полисахаридов из вторичного растительного сырья и цетрарии исландской // Чуб О.П. Евразийское Научное Объединение. 2019. № 1-2 (47). С. 104-107.
9. Lim B.O., Yamada K., Proll J. Dietary fibers modulate indices of intestinal immune function in rats// J. Nutr. 1998. vol.127. №5, pp. 663-667.
10. Popov S.V., Popova G.Y., Ovodova R.G. Effects of polysaccharidesn from Silence vulgaris on phagocytes// Int. J. Immunopharmacol, 1999, vol.21, №9, pp.617-624.
11. Kelley J.J., Tsai A.C. Effect of pectin, gum Arabic and agar on cholesterol absorbtion, synthesis and turnover in rats// J.Nutr. 1978. vol. 108. №4, pp. 630639.
12. Ikegami S., Tsuchihashi F., Harada H. Effect viscous indigestible polysaccharides on pancreatic biliary secretion and digestive organs in rats// J.Nutr. 1990. vol. 120. №4, pp. 353-360.
13. Hencel A., Meler K. Pectin's and xyloglucans exibit antimutagenic activities against nitro aromatic compounds// Planta Med. 1999. vol. 65. № 5, pp. 395399.
14. Хотимченко М.Ю., Ковалев В.В., Зиган-шина О.А. Оценка энтеросорбционной активности различных сорбентов при свинцовом поражении экспериментальных животных// Биологически активные добавки к пище XXI век: материалы IV Межд. симпозиума. М.: Vip Publishing. 2000. С. 272.
15. Ta C.A., Zee J.A. Binding capacity of various fiber to pesticide residues under simulated gastrointestinal conditions// Food Chem. Toxicol. 1999. vol. 37. №12, pp. 1147-1151.
16. Винницкая В.Ф., Акишин Д.В., Перфилова О.В., Попова Е.И., Комаров С.С., Евдокимов А.А. Разработка и создание функциональных продуктов из растительного сырья в Мичуринском государственном аграрном университете // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. Мичуринск. 2013. № 6. С. 83-86.
17. Изосимова И.В., Иванова Г.В., Сергачева О.М. Использование экологически чистого вторич-
ного растительного сырья в производстве паштетов// Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: сб. тр. М. 2001. Т.3. С. 469471.
18. Типсина Н.Н., Типсин Е.А. Использование порошка моркови в пищевой промышленности// Вестник Красноярского государственного аграрного университета. Красноярск. 2014. №4(91). С. 257-261.
19. Clifford T., Howatson G., West D.J., Stevenson E.J. The potential benefits of red beetroot supplementation in health and disease // Nutrients. 2015. №7(4), pp. 2801-2822.
20. Перфилова О.В., Магомедов Г.О., Бабушкин В.А., Власова О.Г., Зеленская А.А. Социальная значимость создания продуктов для здорового и функционального питания с использованием вторичного фруктово-овощного сырья // Наука и образование. Мичуринский ГАУ. Мичуринск. 2019. № 1. С. 83-86.
