CC BY
51
УДК: 637.523.254 UDC: 637.523.254
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ RESEARCH OF INFLUENCE OF ULTRASONIC
УЛЬТРАЗВУКОВОГО АКУСТИЧЕСКОГО ACOUSTIC WAVES ON THE EMULSIFIED
ПОЛЯ НА ЭМУЛЬГИРОВАНЫЕ ФАРШЕВЫЕ MEAT SYSTEMS AND QUALITY INDICATORS СИСТЕМЫ И КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ OF A FINAL MEAT PRODUCT
ГОТОВОГО ПРОДУКТА
Шлыков Сергей Николаевич Shlykov Sergey Nikolaevich
к.т.н. Cand.Tech.Sci.
Омаров Руслан Сафербегович Omarov Ruslan Saferbegovich
аспирант postgraduate student
Вобликова Tатьяна Владимировна Voblikova Тatyana Vladimirovna
к.т.н., доцент Cand.Tech.Sci., associate professor
ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный Federal State Budgetary Educational Institution of
аграрный университет, Ставрополь, Россия Higher Education Stavropol State Agrarian University
Представлены результаты влияния ультразвуковой In the article we have presented the results of the
обработки на качество модельных фаршевых систем, influence of ultrasonic processing on quality of model
Определены оптимальные параметры meat systems. We have also determined optimum
ультразвуковой обработки parameters of ultrasonic processing
Ключевые слова: УЛЬТРАЗВУК, МОЛОЧНЫЕ Keywords: ULTRASOUND, DAIRY
БЕЛКОВО-УГЛЕВОДНЫЕ КОНЦЕНТРАТЫ, PROTEINACEOUS AND CARBOHYDRATE
ЛАКТУЛОЗА CONCENTRATES, LACTULOSE
Диспергирующая и эмульгирующая способность ультразвука весьма ценна для пищевой технологии, так как, используя это явление, удается получать различные гомогенизаты и стойкие эмульсии с размером частиц 1 мкм. В мясной промышленности имеется ряд разработок использования ультразвуковых волн для получения жировых эмульсий в колбасном производстве.
Цель эксперимента заключалась в определении влияния ультразвуковых волн на качественные характеристики модельных систем с молочными белково-углеводными препаратами, а также установить возможность использования размороженного мяса без стадии посола при производстве мясопродуктов. Для изготовления опытных образцов использовалась: говядина высшего, 1 и 2 сортов, свинина нежирная, шпик, соевый концентрат Аркон-Б, бифидогенные концентраты «Лактобел» и КБУ-Рс, СОМ, лактоза и лактулоза [1, 2, 3]. Количество добавляемой влаги сверх рецептуры составляло 40%. Выдержка размороженного мяса в посоле не производилась.
Эксперимент проводился по плану греко-латинских квадратов. Уровни
действия факторов в натуральном выражении представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Организация экспериментальных исследований по изучению влияния ультразвука на ФТС многокомпонентных мясопродуктов с молочными белково-углеводными препаратами
Компоненты системы
в % к массе сырья
1 25 25 25 25 0 0 0,0 0,0 0 0 0 18 10
2 21 25 25 25 4 4 1,5 1,5 8 0 2 20 10
3 18 25 25 25 7 8 3,0 3,0 6 0 4 23 10
4 16 25 25 25 9 12 4,5 4,5 4 0 6 30 10
5 14 25 25 25 11 16 1,5 4,5 2 0 8 18 20
6 21 17 28 31 3 4 0,0 3,0 2 2 0 20 20
7 21 22 32 18 7 8 4,5 1,5 0 2 2 23 20
8 22 26 19 22 11 12 3,0 0,0 8 2 4 30 20
9 19 26 20 23 12 16 3,0 1,5 6 2 6 18 30
10 20 30 23 27 0 0 4,5 0,0 4 2 8 20 30
11 25 18 21 29 7 4 0,0 4,5 4 4 0 23 30
12 22 19 22 28 9 12 1,5 3,0 2 4 2 30 30
13 23 23 24 17 13 16 4,5 3,0 0 4 4 18 40
14 24 28 31 17 0 0 3,0 4,5 8 4 6 20 40
15 24 31 17 24 4 4 1,5 0,0 6 4 8 23 40
16 25 16 28 22 9 12 0,0 1,5 6 6 0 30 40
17 26 19 16 27 12 16 1,0 1,0 4 6 2 0 0
18 27 23 20 30 0 0 1,0 4,0 2 6 4 0 0
19 28 28 24 17 3 4 4,0 1,0 0 6 6 0 0
20 24 27 25 18 6 8 4,0 4,0 8 6 8 0 0
21 29 16 23 19 13 16 0,4 2,5 8 8 0 0 0
22 30 20 27 23 0 0 5,6 2,5 6 8 2 0 0
23 27 21 26 23 3 4 2,5 0,4 4 8 4 0 0
24 27 25 15 27 6 8 2,5 5,6 2 8 6 0 0
Для эффективного анализа результатов исследований были изучены функционально-технологические свойства сырых фаршей и готовых изделий (табл. 2).
Таблица 2 - Функционально-технологические свойства многокомпонентных модельных фаршевых систем обработанных УЗ
_____________________________________ЕРС<0,05_______________________________________
№
п\п
Выход, % к массе
ПНС, Па (у2)
сэ, % (уз)
ВСС, % к общей
Степень
пенетрации,
сырья (уі) влаге (у4) ММ (у5)
1 130 563 37,5 81,8 9,7
2 136 538 31,5 91,5 6,5
3 136 515 26,5 86,2 5,0
4 135 385 24,3 83,8 3,6
5 139 508 48,0 82,1 6,0
6 135 495 25,0 90,1 8,0
7 137 412 42,5 87,1 4,0
8 137 358 35,0 85,0 7,6
9 134 486 40,0 84,8 6,5
10 134 450 23,5 88,7 7,0
11 135 385 50,0 85,4 5,0
12 135 320 40,0 86,2 6,0
13 134 465 47,0 86,0 1,4
14 132 423 49,0 92,9 7,1
15 135 373 27,5 93,4 5,4
16 133 302 24,0 86,3 4,2
17 129 475 19,0 80,0 9,0
18 124 523 11,5 81,3 6,0
19 128 465 14,0 81,8 7,0
20 128 413 19,0 81,0 5,0
21 129 425 17,5 78,6 8,0
22 125 456 11,5 83,2 8,0
23 128 418 17,0 78,6 8,0
24 119 410 18,5 80,6 7,0
25 117 440 14,5 82,5 7,0
Вследствие анализа полученных результатов (табл. 2) определено положительное влияние ультразвука. Выход и стабильность эмульсии образцов, обработанных ультразвуком, значительно выше, чем у не облученных УЗ изделий (табл. 3).
Таблица 3 - Результаты исследования функционально-технологических свойств модельных фаршевых систем с молочными белково-углеводными
препаратами
№ ВСС, % к Выход, % к массе СЭ, % ПНС, Па Степень
опыта общей влаге (уО сырья (уг) (Уз) Ы пенетрации, мм (Уз)
1 79,1 121 8 637 6,9
2 85,4 129 16 566 7,7
3 84,1 127 16 621 6Д
4 83,0 128 17 461 6,6
5 79,3 127 16 408 6,0
6 90,0 126 14 510 9,5
7 85,7 126 14 434 5,8
8 83,2 127 16 531 8,3
9 79,5 125 16 490 8,3
10 86,6 127 16 501 9,1
11 84,3 126 15 548 7,0
12 84,9 127 16 468 7,0
13 84,8 127 15 412 6,2
14 87,0 129 15 603 8,3
15 88,4 128 16 523 8,7
16 84,1 127 16 493 8,0
17 80,0 126 14 473 9,0
18 86,5 128 12 493 8,8
19 86,9 126 14 473 7,0
20 86,6 128 14 435 5,0
21 81,5 126 16 527 9,7
22 86,2 126 14 452 8,0
23 88,6 126 14 408 8,0
24 90,6 128 14 420 7,0
25 82,3 129 14 491 7,3
Для определения оптимальных условий обработки выявили изменения
функционально-технологических свойств обработанных (табл. 2) и необработанных (табл. 3) УЗ образцов. Полученные данные сведены в табл. 4.
С помощью прикладной программы нейронные сети разработана комплексная нейронная сеть на базе персептронов и нейронов с радиально-базисной функцией (рис. 2).
Таблица 4 - Изменения функционально-технологических свойств
многокомпонентных фаршевых систем в процессе УЗ обработки
№ опыт а Изменение функционально-технологических свойств
Выход, % к массе сырья (уі) ПНС, Па (у2) сэ, % (уз) ВСС, % к общей влаге ы Степень пенетрации, мм (Уз)
1 5 -Ъ 13,5 2,7 -12
2 7 -28 15,5 6,1 12
3 9 -105 10,5 2,1 -1Д
4 7 -Ъ 73 0,8 3,0
5 12 100 32,0 2,8 0,0
6 9 -15 п,о ОД -1,5
7 11 -22 28,5 1,4 -1,8
8 10 -га 19,0 1,8 -0,7
9 9 4 24,0 5,3 -1,8
10 7 -51 7,5 2,1 -2,1
11 9 -1(3 35,0 1,1 -го
12 8 -Й8 24,0 1,3 -1,0
13 7 32,0 1,2 4,8
14 5 -18Э 28,0 5,9 -12
15 7 -150 11,5 5,0 -33
16 6 -191 8,0 2,2 -3,8
В результате анализа экспериментальных данных нейронной сетью (рис. 2) получены поверхности отклика изменения каждого функционального показателя от частоты и времени УЗ обработки (рис 1 - 5).
У1
У2
Уз
У4
V У5
Рисунок 2 - Нейронная сеть, характеризующая изменения
функционально-технологических свойств опытных образцов в многокомпонентных мясопродуктах под воздействием ультразвукового поля
цТя .ктотэкН
Рисунок 1 - Влияние параметров УЗ обработки фаршевых систем на изменение показателя стабильности эмульсии
Из поверхности отклика (рис. 1) видно, что максимальная разница в стабильности эмульсии достигается при значениях: время от 13 до 20 минут, при частоте с 12 до 18 кГц. В этом интервале изменение показателя стабильности эмульсии достигает 36% и более. Полученные результаты согласуются с литературными данными, которые свидетельствуют, что ультразвук способствует энергичному растягиванию капель дисперсной фазы до неустойчивых жидких цилиндров критической длины и интерфицирующему распадению образующихся жидких цилиндров на ряд очень мелких капель, т.е происходит механическое разрушение жировых клеток и максимальное диспергирование системы, которые создают стойкие эмульсии с размером частиц близким к 1 мкм.
дія <втотэвР
Рисунок 2 - Влияние параметров УЗ обработки фаршевых систем на изменение показателя водосвязывающей способности
При воздействии ультразвука разные части молекул белков находятся в разных зонах действия его волны. Это явление может приводить к изменению первоначальных свойств белковых молекул, то есть ультразвук приводит к начальной стадии денатурации, сопровождающейся изменением пространственной структуры белковой глобулы, без разрыва ковалентных связей. Образовываются дополнительные гидрофильные зоны, что приводит к повышению ВСС фаршевых систем (рис. 2).
;игбтотобР
Рисунок 3 - Влияние параметров УЗ обработки фаршевых систем на изменение показателя предельного напряжения сдвига
Анализируя поверхность отклика (рис 3), можно утверждать, что повышение
частоты УЗ приводит к снижению показателя предельного напряжения сдвига фаршевых систем. При воздействии ультразвука на гетерогенные системы наблюдается одновременное течение двух противоположных процессов: диспергирование и коагуляция. Однако, судя по полученным графическим зависимостям, влияние ультразвука на изменение ВСС в белковой системе не происходит существенных коагуляционных изменений. По всей вероятности в оптимальном диапазоне преобладает гидролиз коллагеновых волокон мышечной ткани, мясное сырье становится более нежным и мягким.
0 б 12 18 24 28 щ=\~р
Частота, гиГц
Рисунок 4 - Влияние параметров УЗ обработки фаршевых систем на изменение показателя степени пенетрации
Степень пенетрации характеризует плотность готового продукта. По поверхности отклика, представленной на рис. 4, можно определить, что максимальная плотность достигается при значениях времени от 13 до 20 минут при частоте от 16 до 23 кГц. В этих пределах степень пенетрации имеет самую большую разницу -9 мм (рис.З). По всей вероятности тепловая обработка способствует образованию более плотных гелей фаршей, обработанных УЗ полем за счет изменения конформации молекул.
і__! ю
а 5
О 4 8 12 16 22 28 34 І I о
Частота, кі ц
Рисунок 5 - Влияние параметров УЗ обработки фаршевых систем на изменение показателя выхода готовой продукции
Выход является важным показателем модельных фаршей, из рис. 5 видно, что оптимальными параметрами обработки является время от 16 до 19 мин при частоте 18 - 20 кГц. В этом интервале он достигает максимальной разницы в 15%. На выход большое влияние оказывает ВСС и стабильность эмульсии фаршевой системы, а так как под воздействием ультразвука наблюдается рост этих показателей, то результат закономерен.
Проанализировав полученные данные (рис. 1 - 5), определили
положительное влияние ультразвукового акустического поля диапазон оптимальных параметров обработки ультразвуком модельных фаршей, которые находятся в пределах 15-19 минут и частоте 18 - 20 кГц [4].
Список литературы
1. Храмцов А. Г., Лодыгин А.Д., Пономарев В. А. Пребиотический концентрат на основе деминерализованной сыворотки / Молочная промышленность, № 7, 2012. - С. 60-61.
2. Храмцов А.Г., Евдокимов И.А., Рябцева С.А., Лодыгин А.Д. Инновационные технологии пребиотических концентратов на основе нанокластеров вторичного молочного сырья / Техника и технология пищевых производств. - 2012. - № 3. - С. 139 - 144.
3. Храмцов А.Г., Евдокимов И.А., Рябцева С.А., Нестеренко П.Г., Лодыгин А.Д. Сыворотка молочная: получение производных компонентов / Молочная промышленность. - 2013. - № 6. - С. 34-36.
4. Шлыков, С. Н. Разработка технологий рациональных эмульгированных мясопродуктов с использованием молочных белково-углеводных препаратов и ультразвукового акустического поля. [Текст] / С. Н. Шлыков // Кандидатская диссертация. -Ставрополь: СевКавГТУ. -2007. -151 с.
References
1. Hramcov A. G., Lodygin A.D., Ponomarev V. A. Prebioticheskij koncentrat na osnove demineralizovannoj syvorotki / Molochnaja promyshlennost', № 7, 2012. - S. 60 - 61.
2. Hramcov A.G., Evdokimov I.A., Rjabceva S.A., Lodygin A.D. Innovacionnye tehnologii prebioticheskih koncentratov na osnove nanoklasterov vtorichnogo molochnogo syr'ja / Tehnika i tehnologija pishhevyh proizvodstv. - 2012. - № 3. - S. 139 - 144.
3. Hramcov A.G., Evdokimov I.A., Rjabceva S.A., Nesterenko P.G., Lodygin A.D. Syvorotka molochnaja: poluchenie proizvodnyh komponentov / Molochnaja promyshlennost'. - 2013. - № 6. - S. 34-36.
4. Shlykov, S. N. Razrabotka tehnologij racional'nyh jemul'girovannyh mjasoproduktov s ispol'zovaniem molochnyh belkovo-uglevodnyh preparatov i ul'trazvukovogo akusticheskogo polja. [Tekst] / S. N. Shlykov // Kandidatskaja dissertacija. -Stavropol': SevKavGTU. -2007. -151 s.
