CC BY
43
ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ / Информационные технологии
Компьютерное
моделирование рецептуры консервов для собак
О.В. Зинина, профессор, доктор с.-х. наук, М.Б. Ребезов
ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Разработка рецептуры консервов для собак, удовлетворяющих физиологическим потребностям животного, заключается в подборе сбалансированного химического состава готового продукта при его оптимальной стоимости. Решение данной задачи затруднено многокомпонентным составом, оптимизация которого требует значительных затрат времени. Для оперативного проведения данной работы целесообразно использовать современных компьютерных технологий.
^ Многокомпонентный состав консервов был сконструирован с помощью инструмента SOLVER электронной таблицы Microsoft Excel. Расчет рецептуры состоял из следующих этапов:
1 ) Составление банка данных, содержащего информацию о виде, химическом составе и оптовых ценах ингредиентов.
2) Составление балансовых уравнений по химическому составу (белок, жир, влага, клетчатка), основываясь на собранную в банке данных информацию.
3) Установление ограничений на использование отдельных видов ингредиентов (консерванты, вку-соароматические добавки).
4) Определение функции цели для оптимизации рецептуры.
5) Решение поставленной задачи с помощью стандартной библиотеки SOLVER.
6) Анализ и выбор рецептуры, отвечающей поставленной цели.
Рассмотрим пример расчета рецептуры консервов «Ассорти в соусе».
Для полной характеристики выбранных ингредиентов осуществлен анализ литературных данных, а также проведены собственные исследования по определению содержания влаги, жира и белка в бланшированных субпродуктах, на основе которых создан банк данных.
Консервы представляют собой кусочки измельченного и перемешанного фарша из бланшированных субпродуктов в соусе. Рецептура консервов представлена в таблице 1.
Введены следующие обозначения массовых долей используемых ингредиентов: Х1 — содержание
Таблица 1. Рецептура консервов «Ассорти в соусе»
Компоненты Массовая доля компонентов, %
Фарш 65
Соус 35
сердца, Х2 — селезенки, Х3 — жира говяжьего, Х4 — легкого, Х5 — губ, Х6 — рубца, Х7 — вымени, Х8 — печени, Х — поваренной соли (в фарше), Х10 — яичной скорлупы, Хи — воды, Х12 — масла растительного, Х13 — муки, Х14 — крови, Х15 — томатной пасты, Х16 — экстракта крапивы, Х17 — поваренной соли (в соусе).
Согласно ветеринарно-санитарным нормам и требованиям к качеству кормов для непродуктивных животных (№13-7-2/1010 от 15.07.1997) физико-химический состав должен удовлетворять следующим требованиям:
- содержание влаги в консервированном корме — 72-85 %, белка — 18 %, жира — 5 % (количество белка и жира приведено в пересчете на сухое вещество);
- содержание белка и жира переведены с учетом минимальной влажности на сырой протеин и сырой жир и составляют соответственно 5 и
1,4 %;
- содержание клетчатки в готовом продукте не должно превышать 5 %.
Балансовые уравнения, составленные согласно вышеперечисленным требованиям, имеют следующий вид:
1) 72,0 < (52,0-Х1 + 70,1 Х2 + 30,0Х3 + 75,8-Х4 + 56,1Х5 + 65,7Х6 + 57,8Х7 + 62,9-Х8 + 0,2-Х9 + 0,5Х10) ■ 0,65 + (99-Х11 + 0,1Х12 + 14Х13 + 78,5Х14 + 70-Х15 + 54,2-Х16 + 0,2Х17) ■ 0,35 — влага;
2) 5,0 < (16,0-Х1 + 16,2-Х2 + 15,2-Х4 + 20,8-Х5 + 16,5-Х6 + 12,3-Х7 + 17,9-Х8) ■ 0,65 + (11-Х13 + 17,9-Х14 + 4,8-Х15 + 18,0-Х16) ■ 0,35 — сырой протеин;
3) 1,4 < (15,2-Х1 + 4,4-Х2 + 99,6 Х3 + 3,6-Х4 + 3,3-Х5 + 4,9-Х6 + 21,3-Х7 + 4,2-Х8) ■ 0,65 + (99,9-Х12 + 1,5-Х13 + 3,0-Х16) ■ 0,35 — сырой жир;
4) 5,0 > (4,9-Х13 + 1,1-Х15) ■ 0,35 — клетчатка;
5) Х3 = 2,0; Х9 = 0,1; Х^ = 0,9; Хи = 3,0; Х13 = 4,0; Х15 = 5,0; Х16 = 0,2; Х17 = 0,4 — технологические ограничения для отдельных компонентов;
48
ВСЁ О МЯСЕ №1 февраль 2009
Информационные технологии / ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
íЕР
гп
ассорти в соусе [Режим совместимости] - Microsoft Excel
Вставка Разметка страницы
Данные Рецензирование
Вид
№ - о X
ñ * -J ^ Вставить 3 l=jJ m- и ш т Условное Форматировать Стили форматирование' как таблицу ячеек' g4" Вставить ' Удалить ' j^j Формат ' а- ^ ^ сортировка найти и и фильтр' выделить'
Times New Rom '11 ' | А* А* Денежный '
ж к чЦшЗЕзг- А| ¡f ■ 3 =F «F ^J ' % ООО Тбо i°0
Буфер обмена ^ Шрифт ^ Выравнивание ^ Число Щ Стили Ячейки Редактирование
А =СУММПРОИЗВ(Л4;0,65)+СУММПРОИЗВ(.|23;0,35)
1 2 Ингредиенты X Масса сырого сырья кг Масса вареного сырья ra- Массовая доля % Цена, руб/кг
белок | жир | влага | утлеводы | клетчатка
3 фарш
4 сердце xl 11,5 lo 0,16 0,152 0,52 0,027 0 35,00р.
5 6 7 селезенка х2 23,5 20 0,162 0,044 0,701 0,024 0 10,00р.
жир говяжий хЗ 2 2 0 0,996 0,3 0 0 30,00р.
легкое х4 19,5 17 0,152 0,036 0,758 0,025 0 14,00р.
S 9 10 губы х5 10,7 8 0,208 0,033 0,561 0,034 0 15,00р.
рубец хб 27,8 20 0,165 0,049 0,657 0.007 0 21,00р.
вымя х7 6,5 6 0,123 0,213 0,578 0,031 0 23,00р.
11 печень х8 20,3 16 0,179 0,042 0,629 0,031 0 41,00р.
12 поваренная соль х9 0,1 0,1 0 0 0,002 0 0 3,00р.
13 яичная скорлупа хЮ 0,9 0,9 0 0 0,005 0 0 160,00р.
14 122,8 100 19.86 8,20 63,87 2,75 0 2840,9
15 соус
16 17 IS вода xll 75,4 75,4 0 0 0,99 0 0 0,00р.
масло растительное х12 3 3 0 0,999 0,001 0 0 27,00р.
мука х13 4 4 0,11 0,015 0,14 0,049 0,049 10,00р.
19 20 кровь х14 12 12 0,179 0 0,785 0 0 0,01р.
томатная паста х15 5 5 0,048 0 0,7 0,19 0,011 50,00р.
21 22 23 экстракт крапивы х16 0,2 ол 0,18 0,03 0,542 ОД 0 260,00р.
поваренная соль Х17 0,4 0,4 0 0 0,002 0 0 3,00р.
100,0 100 2,86 3.06 88,24 1,19 0Д5 424,62р.
24 Итого 200
25 Требования 5 1,4 72 1 995,20р.
26 27 Функция цели, руб
Балансовые уравнения 13,21 6,40 72,40 2,18 0,42
ЦЯШ ЕШ| 100%
Рис. 1. Расчет рецептуры консервов «Ассорти в соусе»
6) (Х: + Х2 + Хз + Х4 + Х5 + Х6 + Х7 + Х8 + Х9 + Х10) ■ 0,65 + (Хп + Х12 + ХХз + Х^4 + Х15 + ХХб) х 0,35 = 1 — сумма массовых долей компонентов. Функцией цели выбрана себестоимость готового продукта, которая рассчитывается следующим образом: СБ = (35Х^ + 10-Х2 + 30-Х3 + 14-Х4 + 15-Х5 + 21-Х6 + 23-Х7 + 41-Х8 + 3-Х, + 160-Х10) х 0,65 + (0-Хи + 27-Х12 + 10-Х13 + 0,01-Х14 + 50-Х15 + 260-Х16 + 3-Х17) ■ 0,35.
При запуске инструмента SOLVER в появившемся окне вводятся установленные ограничения и параметры. Задачей программы является определение оптимального соотношения компонентов, для которых себестоимость достигает минимума при указанных ограничениях (1^7).
Программа выдает несколько комбинаций ингредиентов, удовлетворяющих ожидаемым требованиям по физико-химическому составу и стоимости готового продукта. Выбранный вариант представлен на рисунке 1.
Таким образом, использование компьютерных технологий при моделировании многокомпонентного состава продукции позволило в короткие сроки получить оптимальную рецептуру консервов, удовлетворяющую всем предъявляемым требованиям.
Нами выработаны консервы в экспериментальных условиях на кафедре стандартизации, сертификации и технологии продуктов питания ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
Готовые консервы исследовали по физико-химическим показателям, приведенным в таблице 2:
- массовая доля влаги согласно ГОСТ 13496.3-92 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения влаги» и ГОСТ 9793-74 «Мясные продукты. Метод определения влаги»);
- массовая доля сырого протеина согласно ГОСТ Р 51417-99 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения массовой доли азота и вычисление массовой доли сырого протеина. Метод Кьельдаля»;
- массовая доля сырого жира согласно ГОСТ 13496.15-97 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания сырого жира»;
- содержание хлорида натрия по ГОСТ 13496.1-98 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания натрия и хлорида натрия».
Таблица 2. Физико-химические показатели консервов для собак «Ассорти в соусе»
Наименование консервов Показатели
массовая доля влаги, % массовая доля сырого протеина, % массовая доля сырого жира, % массовая доля хлорида натрия, %
расчет опыт расчет опыт расчет опыт расчет опыт
Ассорти в соусе 72,4 72,7 13,2 13,5 6,4 6,8 0,21 0,21
№1 февраль 2009 ВСЁ 0 МЯСЕ
49
