CC BY
9УДК 641.512.4.001.5
ИССЛЕДОВАНИЕ НОВОГО СПОСОБА ПРИГОТОВЛЕНИЯ МЯСНЫХ
ПРОДУКТОВ
Шелехов И.Ю.1, Алтухов И В.2, Очиров В.Д.2
Иркутский национальный исследовательский технический университет Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского
Аннотация. В статье представлены результаты исследования по применению инфракрасного способа приготовления мясных продуктов. Показано, что данный способ приготовления продуктов питания является одним из перспективных методов термообработки. Анализ имеющихся способов инфракрасного воздействия на мясные продукты показал, что при комбинировании различных способов термообработки у продуктов не снижаются потребительские качества, при этом появляются перспективы по уменьшению времени технологического цикла. Авторами ставится задача исследования, которая направлена на применении предлагаемого метода термического воздействия на продукты питания в индустрии быстрого питания. Для исследования был изготовлен нагревательный блок в соответствие патента на полезную модель № 199820 и установлен в печь-духовку. Управление и контроль нагревательными элементами осуществлялся приборами ТРМ 138 и ТРМ 148-Т с интерфейсом RS-485. Представленные результаты показали, что с помощью данных нагревательных элементов можно создавать равномерное поле нагрева разной площади, в зависимости от объема приготовляемого продукта. Показано, что в результате применения нового способа термического воздействия время приготовления уменьшилось более чем на 40 %, энергетические затраты снизились более чем на 25 %с, потеря в весе может уменьшиться на 40 %с, при этом потребительские качества продукта не меняются. Исследования показали, что применение нового способа термической обработки продуктов питания открывает новые возможности не только в индустрии быстрого питания, а так же в других отраслях народного хозяйства.
Ключевые слова: инфракрасный нагревательный элемент, мясные продукты, термообработка, однородное температурное поле, потребительские свойства.
Введение. Большая часть территории России располагается в холодной климатической зоне, поэтому суточный рацион наших граждан должен содержать белки, которые дают энергию всему организму и благотворно влияют на работу всех органов. Основным поставщиком белка для организма является такой вид сельскохозяйственной продукции как мясо. Этот продукт не только надо вырастить и сохранить, но и в готовом для употребления виде предоставить потребителю. Технология приготовления продуктов питания является сложным энергоёмким физико-химическим процессом. В подавляющем большинстве случаев для реализации технологического процесса используется электрическая энергия. В зависимости от применения различных технологий термического воздействия электронагревательными элементами, меняются с одной стороны потребительские качества приготовляемого продукта, а с другой стороны энергетические затраты, необходимые для приготовления этого продукта. Процесс оптимизации энергетических затрат и потребительских свойств готового продукта позволит обеспечить
доступным и качественным продуктом массового потребителя [1].
Продукты из мяса играют большую роль в индустрии питания, такие мировые лидеры, как McDonald's, Burger King, KFC, Subway превратили данный технологический процесс в конвейерное производство, которое совершенствуется совместно с достижениями в области микропроцессорной технике [2]. Одним из самых перспективных методов термообработки продуктов питания, который можно применить в индустрии питания, является инфракрасный метод [3]. Для индустрии быстрого питания, инновации в области оптимизации алгоритмов управления технологическими процессами являются приоритетными [4, 5], так как при обработке продуктов инфракрасным излучением различной интенсивности и комбинированием с другими термическими процессами, у продукта появляются новые потребительские свойства, что позволяет расширять ассортимент выпускаемой продукции [6]. Основное ограничение по активному внедрению данного метода термообработки является отсутствие нагревательных элементов, которые могут создавать равномерное тепловое поле в относительно небольшом пространстве, и менять это поле в зависимости от изменения поставленной задачи. В основном, равномерное температурное поле создается путем конструктивных решений или с помощью применения материалов с большой теплоёмкостью [7].
Цель исследований. Целью нашего исследования было создания системы нагревательных элементов для воздействия инфракрасным излучением различных длин волн на приготовляемый продукт. Определить необходимое количество энергии, необходимое для приготовления продукта, определить оптимальное соотношение длин волн, при которых приготовление продукта будет осуществляться равномерно по всему объему. Так как, от длины волны зависит глубина проникновения тепловой энергии, соответственно при оптимальном соотношении, мы получим минимальное время приготовления с минимальными энергетическими затратами.
Материалы и методы. Для проведения исследований, в печи-духовке марки «Gorenje» были заменены нагревательные элементы, вместо штатных нагревательных элементов были установлены нагревательные блоки инфракрасного действия, изготовленные в соответствие патента на полезную модель № 199820 [8]. Контроль над температурой в приготавливаемом продукте осуществлялся прибором ТРМ138, а управление нагревательными элементами осуществлялось прибором ТРМ 148-Т, через интерфейс RS-485 данные передавались в персональный компьютер. Расположение нагревательных элементов в печи-духовке показано на рисунке 1.
Рисунок 1 - Модель воздействия нагревателей инфракрасного действия на приготовляемый продукт: 1, 2, 3 - объемы нагреваемых продуктов; 4 - горизонтальные нагревательные элементы; 5 - вертикальные нагревательные элементы
Описание работы нагревательных элементов. Цифрой 1 обозначен минимальный объем приготавливаемого продукта, при этом объеме работают греющие слои нагревательного элемента, обозначенные пространством ЯТ и XV. При увеличении объема до значения, обозначенного цифрой 2, работают греющие слои нагревательного элемента, обозначенные пространством QO и У1. При объеме 3, работают нагревательные слои обозначенные пространством PW и X/.
В процессе экспериментов контролировалась температура на нагревательных элементах, а для оптимизации технологических параметров контролировалась температура в приготавливаемом продукте. Для проведения исследований использовались полуфабрикаты, поставляемые на Иркутский рынок СХ ПАО «Белореченское».
Результаты и обсуждение. С учетом того, что качественные характеристики приготовляемого продукта можно оценить только при явно больших расхождениях, при не значительных расхождениях все оценки могут быть только субъективные.
Поэтому, чтобы придать результатам объективность, за основу оценки приготовленного продукта была принята методика, разработанная в Горском государственном аграрном университете [9]. Данные корректировались в соответствии методикой оптимизации технологических процессов на предприятиях общественного питания [10], разработанные в Магнитогорском государственном университете. Результаты исследований сопоставлялись с экспериментальными данными [11], используя которые были сформулированы исходные параметры по оценке мясных продуктов различных термообработок.
В таблице 1 представлены результаты органолептической оценки приготовленного продукта «котлета». Данный продукт был приготовлен по классической методике, которая описана в статьях, где был предложен данный метод оценки. Мясная котлета была разморожена до комнатной температуры, затем обжарена на сковороде с тефлоновым покрытием, температура обжарки не превышала значения 250 °С, до готовности котлета была доведена «томлением», температура была снижена до 150 °С.
Таблица 1 - Органолептическая оценка приготовленного продукта «котлета»
Показатель Оценка показателя Средний балл
Вкус 4 5 5 5 4,75
Цвет 5 4 4 5 4,5
Запах 5 4 5 4 4,5
Консистенция 4 4 4 5 4,25
Оценка в баллах 18 17 19 19 18,0
Остальные эксперименты проводились с использованием духовки с инфракрасными
нагревательными элементами.
В таблице 2 представлены результаты термообработки котлет. Таблица 2 - Результат термообработки заготовок котлет
№ Технологический процесс Мн, гр. Мп, гр. Мг, %
1 Нормированное значение 140 100 28,5
2 Классическое приготовление на сковороде с томлением 134,4 104,7 22,1
3 Технологический режим 1 122,3 98,9 19,1
4 Технологический режим 2 137,7 114,2 17
5 Технологический режим 3 128,7 110,3 14,3
6 Технологический режим 4 146,1 127,7 12,6
Процент потери в весе готового продукта рассчитывается по формуле:
(м - М )
Мг = ум н м п -100% , (1)
Г М н
где Мн - вес продукта до термообработки, гр; Мп - вес продукта после термообработки, гр.
Из таблицы видно, что при инфракрасном способе приготовления, процент потери веса значительно меньше и технологический процесс, позволяет эту цифру снизить более чем на 40 %.
В таблице 3 представлены результаты органолептической оценки приготовленного продукта «котлета» при технологическом режиме 3. Остальные режимы не приводятся, так как полученные результаты имеют одинаковое значение.
Таблица 3 - Органолептическая оценка приготовленного продукта «котлета»
Показатель Оценка показателя Средний балл
Вкус 5 5 5 5 5,0
Цвет 5 5 4 5 4,75
Запах 5 4 5 5 4,75
Консистенция 4 5 5 4 4,5
Оценка в баллах 19 19 19 19 19,0
Была проведена серия экспериментов с разным количеством приготовляемого продукта. Эксперименты показали, что при классическом приготовлении продукта количество затраченной энергии определяется величиной конфорки и размером сковородки и никак не зависит от количества приготовляемого продукта. При аналогичном соотношении продукта, которое умещается на сковороде, количество энергетических затрат на приготовление уменьшается более чем на 25 % при приготовлении предлагаемым способом. Время приготовления продукта уменьшается на 40 %, при этом потребительские качества продукта возрастают.
Выводы. Из представленных результатов видно, что работы в области переработки сельскохозяйственной продукции с помощью инфракрасного метода термического воздействия не исчерпали своих возможностей. Представленные в статье инфракрасные нагревательные элементы, открывают новые перспективы по применению их не только в индустрии питания, но и в других отраслях народного хозяйства. Дальнейшие исследования помогут увеличить набор экспериментальных данных в переработке различных продуктов сельскохозяйственного производства. Представленные эксперименты показывают, что данный способ термической обработки продуктов питания можно применить в индустрии быстрого питания.
Список использованных источников
1. Хироюки Уехаси (JP), Казуо Таино (JP), Казуюки Такимото (JP), Масару Нода (JP), Кайо Цузаки (JP) Устройство для приготовления пищевых продуктов с датчиком инфракрасного излучения. Патент на изобретение РФ № 2145403. Патентообладатель Санио Электрик Ко., Лтд. (JP). Опубликовано 10.02.2000 г.
2. Ermoshin N.A., Romanchikov S.A., Nikolyuk O.I. The electrohydraulic method for meat tenderization and curing. Theory and Practice of Meat Processing. 2020. Т. 5. № 2. С.45-49.
3. Беляева М.А., Безотосова О.К. Способы тепловой обработки мясных полуфабрикатов с использованием современных электрофизических методов нагрева. Патент на изобретение РФ № 2638546. Патентообладатель ФГБОУ ВО РЭУ имени Г.В. Плеханова. Опубликовано 14.12.2017 г.
4. Шелехов М.И. Энергосберегающая технология управления температурной средой // Современные технологии: Проблемы инновационного развития и внедрения результатов: сборник статей V Международной научно-практической конференции. Петрозаводск: МЦНП «Новая наука», 2020. С. 15-20.
5. Лобов А.А. Технические разработки совершенствования технологического оборудования выпечки хлеба с использованием инфракрасного излучения // Юность и знания - гарантия успеха - 2020: сборник научных трудов 7-й Международной молодежной научной конференции. Курск: ЮЗГУ. 2020. С. 60-64.
6. Клямкин Н.К., Корнеев Л.В., Павленко Л.К., Соловьев Н.Б. Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов. Патент на изобретение РФ № 2064286. Патентообладатель: Акционерное общество «Русская Еда». Опубликовано 27.07.1996 г.
7. Олейник Марк (МС) Способы и системы для приготовления пищи на роботизированной кухне. Патент на изобретение РФ № 2699690. Патентообладатель Олейник Марк (МС). Опубликовано 09.09.2019 г.
8. Шелехов М.И., Шелехова А.И. Устройство с нагревательными элементами инфракрасного действия для приготовления различных продуктов питания. Патент на полезную модель РФ № 199820. Патентообладатель ООО «Иркутское профессиональное оборудование». Опубликовано 21.09.2020 г.
9. Газзаева М.С., Дзодзиева Э.С. Исследование качества мяса свинины и разработка технологии приготовления функциональных вторых горячих блюд // Функциональное питание и проблема специфических заболеваний: сборник докладов II Международной научно-практической конференции. Владикавказ: СКГМИ (ГТУ). 2018. С. 99-103.
10. Бестаева О.М., Газзаева М.С. Экспертиза качества свинины тушеной // Вестник научных трудов молодых учёных, аспирантов и магистрантов ФГБОУ ВО «Горский государственный аграрный университет». 2016. С. 198-205.
11. Газзаева М.С., Бестаева О.М. Исследование качества мяса свинины и разработка технологии приготовления функциональных вторых горячих блюд // Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса горных и предгорных территорий: материалы Международной научно-практической конференции, посвящённой 100-летию Горского ГАУ. Владикавказ: ФГБОУ ВО Горский ГАУ. 2018. С. 158-160.
Шелехов Игорь Юрьевич1, кандидат технических наук, доцент. Алтухов Игорь Вячеславович2, доктор технических наук, доцент. Очиров Вадим Дансарунович2, кандидат технических наук, доцент.
1 Иркутский национальный исследовательский технический университет
2 Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского
RESEARCH OF A NEW METHOD OF COOKING MEAT PRODUCTS
Abstract. The article presents the results of a study on the use of the infrared method of cooking meat products. It is shown that this method of food preparation is one of the promising methods of heat treatment. An analysis of the available methods of infrared exposure to meat products have showed that when combining various methods of heat treatment, consumer qualities of the products do not decrease, while there are prospects for reducing the time of the technological cycle. The authors set the task of the study, which is aimed at applying the proposed method of thermal exposure to food in the fast food industry. For the study, a heating block have been manufactured in accordance with utility model patent No. 199820 and installed in an oven-oven. Heating elements have been controlled and monitored by TPM 138 and TPM 148-T devices with RS-485 interface. The presented results have showed that with the help of these heating elements it is possible to create a uniform heating field of different areas, depending on the volume of the prepared product. It has been shown that as a result of the application of the new method of thermal action, the cooking time has decreased by more than 40 %, energy costs have decreased by more than 25 %, weight loss can be reduced by 40 %, while the consumer qualities of the product do not change. Research has shown that the use of a new method of thermal processing of food products opens up new opportunities not only in the fast food industry, but also in other sectors of the national economy.
Key words: infrared heating element, meat products, heat treatment, uniform temperature field, consumer properties.
Shelekhov Igor Yurievich1, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor. Altukhov Igor Vyacheslavovich2, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor. Ochirov Vadim Dansarunovich2, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor.
1Irkutsk National Research Technical University
2Irkutsk State Agrarian University named after A.A. Ezhevsky
