CC BY
37
Технологии пищевой и пе
АПК-прооукты з ±
ывающей промыш ченности питания, iVe 1, 201b
УДК 637.524.2
Исследование процесса нагрева колбасы «Докторская» Investigation of the process of heating the sausage «Doctoral»
Доцент В.Ю. Овсянников, инженер Д.Ю. Уразов (Воронежский государственный университет инженерных технологий) кафедра машин и аппаратов пищевых производств, тел. (8473) 255-38-96 E-mail: ows2003@mail.ru
Associate Professor V.Yu. Ovsyannicov, Engineer D.Yu. Urazov (The Voronezh State University of Engineering Technologies) chair of the machines and devices of food manufactures and industrial power engineering, tel. (8473) 255-38-96 E-mail: ows2003@mail.ru
Реферат. Исследован процесс нагрева колбасы «Докторская» в универсальной термокамере. Во время нагрева происходят тепловая денатурация мышечных белков, сваривание и дезагрегация коллагена, изменение состояния и свойств жира, структурно-механических свойств и органолептиче-ских показателей продукта, изменение общего количества и состава микрофлоры. Установлено, что к основным факторам, влияющим на процесс нагрева, относится температура и относительная влажность паровоздушной среды, количество пара, подаваемого на обработку, и содержание жира в колбасном фарше. Показано, что продолжительность нагрева колбасы снижается при повышении температуры паровоздушной среды, подаваемой в универсальную термокамеру, и массового расхода пара за счет интенсификации процесса теплообмена, обусловленного активной циркуляцией паровоздушной среды и более высокими значениями коэффициентов теплопередачи. Отмечено, что повышение содержания жировой фазы в фарше вызывает снижение продолжительности нагрева из-за уменьшения содержания влаги в единице массы колбасного батона и более эффективного связывания выделяющейся свободной влаги в колбасном батоне. Изучено влияние температуры, расхода и влажности паровоздушной среды, а также содержания жира в фарше на затраты энергии при нагреве. Выявлено пропорциональное увеличение затрат энергии на килограмм готовой продукции при использовании энергоносителя с повышенной величиной начального теплосодержания. Оценено также изменение значения удельных затрат энергии от величины водно-белковых компонентов в рецептуре фарша. Полученные сведения будут полезны при оценке и прогнозировании как режимов нагрева колбасы «Докторская» с различным содержанием жировой составляющей, так и затрат энергии на проведение процесса тепловой обработки.
Summary. The process of heating the sausage «Doctor» in the Smokehouse. During heating occur thermal penetration of muscle proteins, welding and desegregation of collagen, a change of state and properties of fat, structural and mechanical properties and organoleptic characteristics of the product, changing the total number and composition of the micro flora. It was found that the main factors affecting the heating process is temperature and relative humidity steam-air environment, the amount of steam supplied to the processing and fat content of the sausage meat. It is shown that the duration of heating sausages decreased with increasing temperature steam-medium supplied to the Smokehouse and the mass flow rate of steam, due to the intensification of the process of heat transfer due to active circulation of steam-air environment and higher values of heat transfer coefficients. It is noted that increasing the fat content of minced phase causes a reduction in heating time due to the decrease of moisture content per unit weight of sausage more effective binding liberated free moisture in the sausage stick. The effect of temperature, flow and humidity steam-air environment, as well as the fat content of minced meat on the energy consumption during cooking. Revealed a proportional increase in the cost of energy per kilogram of finished products with high use of energy by the initial heat content. Also estimated change in the value of specific power consumption values for the water-pertinacious components in the formulation stuffing. The resulting information will be very helpful in evaluating and forecasting as heating modes sausage «Doctor» with different fat content and energy consumption for conducting heat treatment process.
© Овсянников В.Ю., Уразов Д.Ю., 2016
Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК-продукты здорового питания, № 1, 2016
Ключевые слова: колбаса «Докторская», нагрев, теплообмен, интенсификация.
Keywords: sausage «Doctoral», heating, heat exchange, intensification.
Вареные колбасы представляют собой сложный комплекс химических соединений, в состав которых входят белки, липиды, углеводы, витамины, минеральные соли и вода. Каждая группа веществ выполняет определенные функции в жизнедеятельности организма человека.
Нагрев колбас - важнейшая составляющая технологического процесса тепловой обработки изделий. При нагреве денатурируют белки, претерпевает изменения коллаген, трансформируется структура и свойства липидов, происходит изменение реологической структуры и органолептических характеристик колбасы, изменяется количество и состав микрофлоры исходного фарша [1].
При нагреве белки мышечных волокон, начиная денатурацию примерно с 42 °С, заканчивают её, достигая 54...60 °С. При этом вторичный белковый каркас образуется как под действием температуры, так и под влиянием интенсивности изменения температурного режима нагрева.
Кроме того, нагрев увеличивает усвояемость коллагена, причем для достижения кулинарной готовности достаточно гидролизовать 20...45 % нативного коллагена соединительной ткани. Остаточное количество неразварившегося коллагена (примерно 14...20 %) может рассматриваться как источник пищевых волокон.
Научно обоснованное применение различных режимов нагрева колбас позволяет обеспечить последовательное вовлечение различных групп белков мяса, прошедших конформационные изменения, в процесс формирования коагуляционной структуры с образованием большего количества меж- и внутримолекулярных связей, обеспечивая придание готовой продукции соответствующей эластичности, упругости и сочности, при одновременном снижении потери влаги.
Нагрев способствует увеличению переваримости и усвояемости колбасы, но является причиной потерь витаминов и некоторых аминокислот.
Во время нагрева (пастеризации) колбасы происходит гибель вегетативной и отчасти споровой микрофлоры, вследствие чего обеспечивается безопасность пищевого продукта, предотвращается его порча и увеличивается срок хранения [2].
Исследование влияния условий нагрева колбасы «Докторская» на характер получения готового продукта позволяет глубже понять и оценить особенности указанного процесса.
С этой целью была проведена серия экспериментов по нагреву колбасы «Докторская» в универсальной термокамере.
В ходе эксперимента изменяли температуру паровоздушной среды в термокамере от 80 до 90 °С, массовый расход пара от 0,075 до 0,085 кг/с, а относительную влажность паровоздушной среды в диапазоне от 90 до 100 %. Исследованию подвергались колбасные батоны диаметром 80 мм, приготовленные из фарша с содержанием жира 18...28 %.
Эксперименты проводили в трехкратной последовательности. По средним значениям из серии определений были построены графики зависимости продолжительности нагрева до достижения температуры в центре колбасного батона 71 °С и величины удельных затрат энергии на проведение процесса нагрева от температуры паровоздушной среды в термокамере, массового расхода пара, подаваемого в термокамеру, относительной влажности паровоздушной среды в термокамере и содержания жира в фарше (рис. 1-6).
Анализ полученных кривых показал, что параметры процесса нагрева, значениями которых возможно было варьировать в ходе проведения экспериментов, одинаково влияют на продолжительность проведения процесса - с увеличением температуры паровоздушной среды, подаваемой в термокамеру и массового расхо-
Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности |
АПК-продукты здорового питания, № 1, 201 6 ЩкШ
да пара величина продолжительности нагрева колбасы монотонно уменьшается (рис. 1-3) вследствие турбулизации паровоздушной среды и интенсивного теплового воздействия на компоненты фарша, подвергаемые температурной обработке.
Исследование влияния относительной влажности паровоздушной среды в термокамере на характер нагрева позволяет сделать вывод, что ее повышение вызывает практически линейное снижение продолжительности нагрева колбасы, что может быть объяснено повышением теплосодержания и однородности теплового потока паровоздушной среды, окружающей колбасный батон.
Рис. 1. Зависимость продолжительности процесса нагрева т, с, при относительной влажности паровоздушной среды ср = 95 %, содержании жира в фарше Ж = 23,0 % от температуры паровоздушной среды Ъ, °С, и массового расхода пара С,,, кг/с
Рис. 3. Зависимость продолжительности процесса нагрева г, с, при температуре паровоздушной среды Тс = 85,0 °С, массовом расходе пара С,, = 0,08 кг/ с от относительной влажности паровоздушной среды ср, %, и содержания жира в фарше Ж, %
Рис. 2. Зависимость продолжительности процесса нагрева г, с, при температуре паровоздушной среды Ъ. = 85 °С, содержании жира в фарше Ж = 23,0 % от массового расхода пара С,,, кг/с, и относительной влажности паровоздушной среды ср, %
Рис. 4. Зависимость удельных энергозатрат на процесс нагрева ц, кВт-ч/кг, при массовом расходе пара
а, = 0,08 кг/ с, содержании жира в фарше Ж = 23,0 % от температуры паровоздушной среды Ь:, "С, и относительной влажности паровоздушной среды ср, %
Технологии пищевой и перерабатывающей прол АПК-продукты здорового питания, N° 1,
омыииленности 2016
ЯВ1 Ч ">■
Рис. 5. Зависимость удельных энергозатрат на процесс нагрева ц, кВт-ч/ кг, при массовом расходе пара С,, = 0,08 кг/с и относительной влажности паровоздушной среды ср = 95,0 % от температуры паровоздушной среды °С, и содержания жира в фарше Ж, %
Рис. 6. Зависимость удельных энергозатрат на процесс нагрева ц, кВт-ч/ кг, при температуре паровоздушной среды Ъ = 85,0 °С, относительной влажности паровоздушной среды ср = 95,0 % от массового расхода пара С,,, кг/с, и содержания жира в фарше Ж, %
Зависимость продолжительности нагрева колбасы от содержания жира в фарше носит характер, близкий к линейному. При этом следует отметить, что повышение содержания жира в фарше вызывает снижение продолжительности нагрева как уменьшения содержания влаги в единице массы колбасного батона, так и вследствие связывания выделяющейся свободной влаги жировой фазой при структурно-механических и физико-химических изменениях продукта при теп-ловлажностной обработке.
Зависимости удельных энергозатрат на получение одного килограмма готового продукта от режимов работы универсальной термокамеры представлены на рис. 4-6.
Анализ полученных зависимостей позволил установить, что величина удельных энергозатрат закономерно нелинейно увеличивается с повышением температуры паровоздушной среды и монотонно увеличивается с повышением расхода пара, подаваемого в термокамеру.
Повышение относительной влажности паровоздушной среды в термокамере обеспечивает пропорциональное увеличение затрат энергии за счет использования пара с повышенным значением энтальпии.
Оценка зависимости величины энергозатрат от содержания жира в колбасном фарше позволяет отметить, что с увеличением процентного содержания жировой составляющей в фарше величина энергозатрат снижается вследствие снижения общей величины теплоемкости фарша и доли водно-белковых компонентов в нем, требующих повышенного теплового воздействия для протекания физико-химических и структурно-механических процессов, формирующих новый в качественном отношении продукт.
Технологии пищевой и ne
АПК-прооукты з ±
ывающей промышленности питания, № 1, 2016
Таким образом, анализ полученных графических зависимостей позволяет установить, что специфика нагрева колбасы «Докторская» не противоречит теоретическим основам процесса термической обработки и отражает ее теплофизи-ческую сущность при соблюдении остальных рациональных параметров процесса [3].
1. Жаринов, А.И. «Технологизмы» мясного производства [Текст] / А.И. Жаринов, // Мясная индустрия.- 2014. - № 4. - С. 14-18.
2. Жаринов, А.И. Термическая обработка мясных изделий [Текст] / А.И. Жаринов // Мясные технологии. - 2011. - № 1. - С. 28-33.
3. Жучков, A.B. Математическое моделирование процессов нагрева и охлаждения колбасных изделий [Текст] / A.B. Жучков, А.Н. Рязанов, Д.Ю. Уразов, В.В. Шитов / / Вестник воронежского государственного университета инженерных технологий.- 2013. - № 4. - С. 100 - 105.
1. Zharinov, A.I. «Technologism» meat production [Text] / A.I. Zharinov // Meat Industry.- 2014. -№ 4. - P. 14-18.
2. Zharinov, A.I. Thermal processing of meat products [Text] / A.I. Zharinov // Meat technology.- 2011. - № 1. - P. 28-33.
3. Zhuchkov, A.V. Mathematical modeling of heating and cooling sausages [Text] / A.V. Zhuchkov, A.N. Ryazanov, D.Yu. Urazov, V.V. Shitov // Bulletin of of the Voronezh State University of Engineering Technology. - 2013. - № 4. - P. 100 - 105.
ЛИТЕРАТУРА
REFEREN SES
