CC BY
13
DOI: 10.18454/IRJ.2016.54.023 Бурханова А.Г.1, Забалуева Ю.Ю.2, Баженова Б.А.3, Герасимов А.В.4, Филиппов А.С.5
1 Магистр, 2ORCID: 0000-0001-5366-8811, Кандидат технических наук, 3ORCID: 0000-0001-7380-5959 Доктор технических наук, 4Аспирант, 5Магистр, Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления Работа выполнена при поддержке гранта «Молодые ученые ВСГУТУ» МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТАВА МЯСНЫХ ЭМУЛЬСИЙ ДЛЯ МЯСНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ
Аннотация
В статье представлены результаты моделирования рецептур мясных эмульсии, основным сырьем для которых являются субпродукты говяжьи. Методом линейного программирования были спроектированы рецептуры, которые кроме основного мясного сырья содержат также растительные и жировые компоненты. На основе полученных мясных эмульсий были разработаны полуфабрикаты в виде замороженных колбасок, которые по показателям пищевой ценности соответствуют требованиям, предъявляемым к мясным продуктам для детского питания.
Ключевые слова: моделирование, рецептура, эмульсия, мясной продукт
Burchanova A.G.1, Zabalueva Yu.Yu.2, Bazhenova B.A.3, Gerasimov A.V.4, Filippov A.S.5
Undergraduate, 2ORCID: 0000-0001-5366-8811, PhD in Engineering, 3ORCID: 0000-0001-7380-5959, PhD in Engineering, 4Postgraduate student, 5Undergraduate, East-Siberian State University of Technology and Management This work was supported by the grant "Young scientists VSGUTU" SIMULATION THE RECIPE OF THE MEAT EMULSION FOR SEMI-PREPARED MEAT
Abstract
The article presents the results of simulation the recipes of meat emulsions, the main raw material for which are beef offal. Simulated recipes that have been obtained by linear programming techniques also have plant and fatty components. The semifinished products in the form offrozen sausages from obtained meat emulsions were developed and the products have met for requirements of nutritional value for the meat products for baby food.
Keywords: simulation, recipe, emulsion, meat product.
В настоящее время перед производителями мясной промышленности остро встает сырьевой вопрос. Помимо нехватки и дороговизны сырья, страдает его качество. Тем не менее, перерабатывающие предприятия стараются обеспечить максимальную выработку готовых продуктов с каждой единицы перерабатываемого сырья с одновременным повышением пищевой ценности и потребительских показателей изделий. Сегодня наметилась тенденция получения разнообразного ассортимента готовой продукции с учетом спроса потребителей и изменения конъюнктуры рынка. Для решения поставленной задачи актуальным является рациональное использование животного сырья с внедрением ресурсосберегающих технологий.
Для повышения пищевой ценности продуктов животного происхождения и регулирования их функционально -технологических свойств перспективным является создание комбинированных продуктов питания на основе комплексного использования традиционного животного белкового сырья и ингредиентов растительного происхождения [1-3].
Анализ современных технологий мясных продуктов показал, что на производстве все чаще применяют мясные эмульсии, в состав которых вводят жировое сырье животного и растительного происхождения, например, субпродукты, мясную массу от механической дообвалки костей скота и птицы, белковые и углеводные препараты.
Применение белковых и углеводных препаратов при производстве продуктов из сырья животного происхождения позволяет рационально использовать сырье, поступающее на переработку, увеличивать выработку изделий и повышать потребительские характеристики готовых продуктов, путем улучшения их функционально -технологических характеристик [4, 5]. При этом возможно использование эмульсии в качестве самостоятельных продуктов питания, так как они имеют диетические или лечебно-профилактические свойства.
Нами разработаны новые полуфабрикаты на основе мясных эмульсий из субпродуктов в виде охлажденных или замороженных сырых колбасок в натуральной оболочке (говяжьи или свиные черева). При разработке рецептур и технологии полуфабрикатов их рассматривали как многокомпонентные сложные дисперсные системы, свойства которой определяются характером взаимодействия и структурной совместимостью основных компонентов, прежде всего, белков и жиров.
Для определения оптимальных рецептур мясных эмульсии были разработаны математические модели рецептур эмульсий, учитывающие не только изменения функционально-технологические свойства компонентов, но и качественные характеристики готового продукта.
Сущность рецептурной задачи состоит в определении состава продукта, отвечающему заданным требованиям по комплексу показателей (в данном случае по пищевой ценности). Подбор всех компонентов был проведен с учетом свойств основных ингредиентов, пищевых добавок и органолептических показателей готового продукта, при этом в рецептуру могут вошли обязательные и необязательные компоненты. Общий подход к разработке рецептуры эмульсий приведен на рисунке 1.
При разработке модели эмульсии основным ее наполнителем была говяжья стабилизированная кровь. Жировыми компонентами - масло сливочное, подсолнечное или жир-сырец свиной, отличающийся высокой степенью усвояемости по сравнению с жиром сырцом говяжьим или бараньим. В некоторые рецептуры колбас-полуфабрикатов на основе крови добавляли печень говяжью, молоко сухое обезжиренное, крупу манную и муку пшеничную первого сорта.
Рис. 1 - Общий подход к разработке рецептур эмульсионных продуктов
При решении задачи по определению оптимального состава мясных эмульсий совокупность требований к качеству готового продукта формулируется в виде множества ограничений, которые касаются как элементов химического состава, так и процентного содержания отдельных ингредиентов.
Так, ограничения, накладываемые на элементы химического состава эмульсий, имели следующий вид:
9 < С < 18; 5 < С2 < 10; 1< С3 <2; 0 < С4 < 10; 0,2 < С2 / С < 1; 65< С6<100,
где С:, С2, С3, С4 - содержание белка, жира, золы, углеводов соответственно; С6 - уровень влагосвязывающей или влагоудерживающей способности.
Ограничения на использование ингредиентов, входящих в состав рецептуры эмульсий, можно выразить таким образом:
65 < у! < 95; 0 < у2 < 15; 0 < у3 < 10; 0 < у4 < 10; 0 < у5 < 10; 0 < у6 < 10; 0 < у7 < 7; 0 < у8 < 5; 0 < у9 < 10; 0 < у10 < 5;
Е Y(1,2,3_10) = 1
где у2, у3, у4, у5, у6, у7, у8, у9, у10 - массовые доли соответственно крови говяжьей стабилизированной, печени говяжьей, мозгов говяжьих, жира-сыреца свиного, масла сливочного, масла растительного, молока сухого, манной крупы, муки пшеничной, соевого изолята.
Выбор ограничений осуществляли с учетом влияния отдельных ингредиентов и их химического состава на качество эмульсий. Для определения количества основных компонентов в каждой рецептуре функцией цели была энергетическая ценность.
Последовательность поиска оптимальных комбинаций ингредиентов представлена блок-схемой алгоритма поиска (рис. 2).
0 2 < О? / С1 < 1
Рис. 2 - Блок-схема алгоритма поиска
В результате проведенных расчетов было получено несколько комбинаций рецептурных ингредиентов, для которых определены ожидаемые значения показателей химического состава и уровня технологических свойств.
В работе предложено несколько вариантов эмульсий в качестве колбас-полуфабрикатов для детского питания (табл. 1). Общее содержание белка в колбасках составляло от 14 до 20%, а жира - от 6 до 10 %. На основании органолептической оценки и динамики ФТС определены количества в составе колбасок-полуфабрикатов: молока сухого - от 4 до 6 %, цельной крови - от 67 до 92 %, масла сливочного или жира-сырца свиного - 3-10%, муки и манной крупы - до 7 %.
Таблица 1 - Состав эмульсий
Основное сырье (кг на 100 кг продукта) Варианты рецептуры
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1. Кровь говяжья стабилизиро ванная 68,0 75,0 67,0 79,5 92,0 86,0 86,0 75,0 84,0 80,0
2. Печень говяжья 12,0 13,0 14,0 5,0 0 0 0 0 0 0
3. Мозги говяжьи 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8,0
4. Жир-сырец 0 0 0 5,0 0 0 0 10,0 9,0 0
5. Масло сливочное 6,0 0 10,0 5,0 3,0 9,0 9,0 0 0 0
6. Масло растительное 8,0 0 0 0 0 0 0 10,0 0 5,0
7. Молоко сухое 6,0 0 5,0 0 0 0 0 4,0 0 5,0
8. Манная крупа 0 0 0 4,0 5,0 3,0 0 1,0 0 2,0
9. Мука пшеничная 0 0 0 0 0 0 5,0 0 7,0 0
10. Соевый изолят 0 2,0 4,0 1,5 0 2,0 0 0 0 0
Общая органолептическая оценка, баллы 7,8 6,3 6,8 8,0 6,9 7,8 7,2 7,5 6,3 7,5
Полученные данные легли в основу разработки рецептур эмульсий новых видов продуктов питания - колбасок-полуфабрикатов. Корректирующей функцией цели была сумма незаменимых аминокислот. Оптимальные рецептуры колбасок-полуфабрикатов, ориентированные на химический состав и биологическую ценность, представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Оптимальные рецептуры колбасок-полуфабрикатов
Сырье Ассортимент
Молоч-ные Детские Минутка Школьные Переменка
Кровь говяжья 52 75 86 80 76
стабилизированная
Печень говяжья 20 10 - - -
Жир-сырец 5 5 9
Молоко сухое 12 10 2
Масло сливочное 6 5 9
Масло подсолнечное 8 5 8
Манная крупа 5 5
Соевый изолят 2 2
Мука пшеничная 3
Соотношение «белок:жир» 1:0,7 1:0,2 1:0,5 1:0,6 1:1
энерг. ценность, ккал 202,8 151,7 140,4 166,3 205,8
Таким образом, рецептуры колбасок-полуфабрикатов, рассчитанные методом линейного программирования, вполне рациональны за счет введения нетрадиционных видов сырья, растительных компонентов, растительных масел. Готовые продукты по таким важным показателям пищевой ценности, как белки и жиры соответствуют требованиям, предъявляемым к мясным продуктам для детского питания, и могут быть рекомендованы для питания детей дошкольного и школьного возраста.
Список литературы / References
1. Баженова Б.А., Данилов М.Б., Забалуева Ю.Ю., Бадмаева Т.М., Аюшеева Г.Н. Биологически активная добавка для мясных продуктов // Все о мясе. 2016. № 3. С. 14-19
2. Забалуева Ю.Ю., Баженова Б.А., Попова А.О., Полозова Т.В. Использование белково-жировых суспензий в технологии мясорастительных котлет // Мясные технологии. 2016. № 7 (163). С. 37-39.
3. Колесникова Н.В., Забалуева Ю.Ю., Старцева А.А., Власова Н.Ю. Растительные наполнители в технологии производства рубленых полуфабрикатов из баранины // Мясная индустрия. 2012. № 11. С. 53-55.
4. Баженова Б.А., Забалуева Ю.Ю., Иванов А.Ю. Новые составы эмульсий для мясных рубленых полуфабрикатов // Мясная индустрия. 2016. № 3. С. 15-18.
5. Иванов А.Ю., Колесникова Н.В., Забалуева Ю.Ю., Баженова Б.А. Перспективы использования белково-жировых эмульсий при производстве пищевых продуктов // Мясной ряд. 2013. № 4. С. 32.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Bazhenova B.A. Biologicheski aktivnaya dobavka dlya myasnykh produktov [Biologically active additive for meat products] / B.A. Bazhenova, M.B. Danilov, Yu.Yu. Zabalueva, T.M. Badmaeva, G.N. Ayusheeva // Vse o myase [All About Meat]. 2016. № 3. P. 14-19. [in Russian]
2. Zabalueva Yu.Yu. Ispol'zovanie belkovo-zhirovykh suspenzii v tekhnologii myasorastitel'nykh kotlet [The use of protein-fatty suspensions in technology of cutlets from meat and vegetable] / Yu.Yu. Zabalueva, B.A. Bazhenova, A.O. Popova, T.V. Polozova // Myasnye tekhnologii [Meat Technology]. 2016. № 7 (163). P. 37 -39. [in Russian]
3. Kolesnikova N.V. Rastitel'nye napolniteli v tekhnologii proizvodstva rublenykh polufabrikatov iz baraniny [Vegetable fillers in technology of semi-prepared of lamb] / N.V. Kolesnikova, Yu.Yu. Zabalueva, A.A. Startseva, N.Yu. Vlasova // Myasnaya industriya [Meat Industry]. 2012. № 11. P. 53-55. [in Russian]
4. Bazhenova B.A. Novye sostavy emul'sii dlya myasnykh rublenykh polufabrikatov [New compositions of emulsion for semi-prepared meat] / B.A. Bazhenova, Yu.Yu. Zabalueva, A.Yu. Ivanov // Myasnaya industriya [Meat Industry]. 2016. № 3. P. 15-18. [in Russian]
5. Ivanov A.Yu. Perspektivy ispol'zovaniya belkovo-zhirovykh emul'sii pri proizvodstve pishchevykh produktov [Perspectives of using of protein-fatty emulsions in the manufacture of food products] / A.Yu. Ivanov, N.V. Kolesnikova, Yu.Yu. Zabalueva, B.A. Bazhenova // Myasnoi ryad [Meat Series]. 2013. № 4. P. 32. [in Russian]
DOI: 10.18454/IRJ.2016.54.114 Волкова О.Р.1, Саркисова И.О.2
1ORCID: 0000-0002-2364-5691, кандидат технических наук; 2кандидат технических наук,
ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН» ОШИБКИ, ОКАЗЫВАЮЩИЕ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕДУРУ ИДЕНТИФИКАЦИИ И МОДЕЛИРОВАНИЯ
ДИАГНОСТИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ
Аннотация
Работа посвящена видам ошибок, с которыми сталкиваются исследователи при применении взаимно-корреляционного метода, предложенного Н. Винером при диагностировании высокоэффективных технических систем.
Ключевые слова: идентификация, моделирование, диагностика, функциональные ряды Винера.
Volkova O.R.1, Sarkisova 1.О.2
1ORCID: 0000-0002-2364-5691, PhD in Engineering, 2 PhD in Engineering,
MSTU «STANKIN».
ERRORS THAT AFFECT THE PROCESS OF IDENTIFYING AND MODELING DIAGNOSED SYSTEM
Abstract
The article describes the main types of errors encountered by researchers when using cross-correlation method proposed by N Wiener in diagnosis of highly technical systems.
Keywords: identification, modeling, diagnostics, functional series Wiener.
Решение задач оперативной диагностики современных высокоэффективных систем различного назначения невозможно без широкого использования методов математического моделирования. Одной из важнейших проблем при этом является формализованное описание поведения диагностируемой системы соответствующей достоверной математической моделью. В случае недостаточности или отсутствии априорных данных об исследуемой динамической системе предпочтительней оказывается подход, при котором для установления причинно-следственных зависимостей применяются методы идентификации, базирующиеся на оценивании структуры и параметров модели по экспериментальным данным, получаемым при опытных или эксплуатационных испытаниях. Одним из инструментов, реализующим это направление, является подход, который основывается на разложениях выходного процесса диагностируемой технической системы в функциональные ряды ([1], [2]) и позволяет естественным образом интерпретировать результаты его применения в удобных для пользователя терминах. Идея подхода заключается в аппроксимации выхода (построении математической модели) y(t) е L2 (C) диагностируемой системы ортогональным рядом Винера:
y(t) = ± Gj Ы4 (1)
j=i
где G [h , x(t )J - ортогональный функционал Винера порядка j , h (t,Tx,... - ядро функционала Винера
порядка j . При этом конструирование модели диагностируемой системы по взаимосвязи между входным и выходным процессам x(t) и y(t) сводится к реализации следующих двух основных этапов:
- определение ядер функционалов в (1) (идентификация характеристик диагностируемой системы);
- конструирование модели исследуемой системы в виде конечной суммы (1) (моделирование реакции (прогноз поведения) диагностируемой системы).
