CC BY
11
УДК 664.9:613.22 Ил. 2. Библ. 10.
ПРИМЕНЕНИЕ НОВОГО МЕТОДА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МЯСНОГО СЫРЬЯ В ТЕХНОЛОГИИ КОНСЕРВОВ ДЛЯ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ
Каповский Б.Р., канд. техн. наук, Дыдыкин А.С., канд. техн. наук, Деревицкая О.К., канд. техн. наук, Пчелкина В.А., канд. техн. наук ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова»
Ключевые слова: консервы для детского питания, инновационный метод измельчения мяса, гистологический анализ, морфометрия
Реферат
Предложено применение инновационного энерго- и ресурсосберегающего способа измельчения мясного сырья методом фрезерования при производстве гомогенизированных мясных консервов для питания детей раннего возраста. Исследование микроструктуры измельченного мяса, предназначенного для консервного производства, показало, что большая часть размеров частиц мяса распределена по диапазонам: 90-300 мкм (ширина) и 30-100 мкм (толщина), около 12 % частиц продукта по длине имеют размер до 400 мкм, что допускается нормативной документацией на продукты мясные гомогенизированные для детского питания. Применение измельчения мясного сырья методом фрезерования позволяет получить продукт необходимой степени измельчения на этапе подготовки сырья, что приводит к интенсификации производства за счет исключения дезинтеграторов консервной массы, осуществляющих тонкое измельчение. Использование интеллектуальной системы управления технологическим процессом консервного производства, ориентированной на применение нового метода измельчения мясного сырья, позволяет получать готовую продукцию гарантированного качества.
THE NEW MEAT CRUSHING METHOD FOR HOMOGENIZED CANNED BABY FOOD
Kapovskiy B.R., Dydykin A.S., Derevitskaya O.K., Pchelkina V.A.
The V.M. Gorbatov All-Russian Meat Research Institute
IKey words: canned baby food, innovative method for meat crushing, histology assay, morphometry
Summary
There is proposed a new meat crushing method for homogenized canned baby food using innovative energy-and resource-saving way of meat raw crushing by milling method. The research of microstructure of crushed meat, that is intended for canning production, showed that the most of meat particles sizes are distributed over a range: 90-300 pm (width) and 30-100 pm (thickness), about 12 % of the particles of the product have a length dimension of up to 400 pm, that is allowed by the normative documentation for homogenized meat products for baby food. The employment of meat raw crushing by milling method allows to receive a product with the necessary degree of crushing at the stage of raw preparation, that leads to the intensification of production due to the exception of disintegrators for canning mass, those realize fine crushing. Use of intelligent control systems of technological process of canning production, that is oriented to use of new meat raw crushing method, allows to receive the guaranteed quality finished products.
Введение
Продукты детского питания относятся к специализированной пищевой продукции, при разработке которой должны учитываться особенности физиологии организма. Для мясных консервов такой особенностью является требование к консистенции и степени измельчения консервов, которые должны строго соответствовать возрастным физиологическим особенностям пищеварительной системы ребенка. У детей первого года жизни в ротовой полости пища почти не измельчается, пищеварительная система еще морфологически незрела, а ее функциональные возможности снижены. В процессе роста постепенно совершенствуются ее структура и функции, увеличиваются возможности адаптации к качественно различной пище. Так как уровень усвоения пищевых веществ зависит от степени измельчения пищи, то на протяжении первого года жизни ребенка степень измельчения частиц потребляемого продукта должна меняться. Тщательное измельчение пищи способствует максимальной абсорбции ферментов пищеварительных соков на частицах продукта, в результате чего облегчается и ускоряется переваривание пищи. В этой связи применение эффективного по технологическим и экономическим критериям тонкого измельчения исходного сырья в производстве продуктов детского питания является актуальной проблемой для отрасли.
Для детского питания производят консервы с тремя степенями измельчения [1]:
□ гомогенизированные - с содержанием не менее 80 % частиц размером не более 300 мкм, 20 % частиц - не более 400 мкм - для детей 6-7 месячного возраста;
□ пюреобразные - с содержанием не менее 80 % частиц размерами 1500 мкм - для детей 8-9 месячного возраста;
□ крупноизмельченные - с содержанием не менее 80 % частиц размерами 3000 мкм - для детей старше 9 месячного возраста.
Для получения необходимого размера частиц при производстве гомогенизированных консервов на оборудовании периодического действия после измельчения мясного сырья в волчке, консервную массу обрабатывают в коллоидной мельнице или микрокуттере или сдвоенной системе дезинтеграторов и затем направляют в гомогенизатор [2]. Однако возможно рассмотреть другое технологическое решение с применением инновационного энерго- и ресурсосберегающего одностадийного измельчения исходного сырья по методу фрезерования [7, 8]. В этом случае используется мясорезательная машина роторного типа, рабочий вал которой представляет собой цилиндрическое тело вращения в виде шнека, на ребордах которого расположены режущие кромки. Этот вал может быть выполнен наборным из фрез с винтовым
зубом, произведенных из материала, разрешенного для контакта с пищевыми средами. Конструкцию и геометрию фрез выбирают в соответствии с поставленной задачей выработки гомогенного, тонко измельченного мясного фарша. Выбор фрез в качестве режущего инструмента обоснован следующими обстоятельствами: 1) при измельчении сырья фрезами площадь контакта режущих кромок с мясом минимальна в сравнении с площадью боковых поверхностей ножей куттера, что обеспечит снижение энергозатрат на трение; 2) изменяя параметры процесса измельчения сырья методом фрезерования и применяя сменные фрезы разной конструкции и геометрии, можно влиять на формирование размеров частиц измельченного мяса, обеспечивая заданную степень измельчения сырья при повышении качества готовых мясопродуктов; 3) переработка блоков замороженного мяса промышленных типоразмеров методом фрезерования в одну стадию сокращает традиционную технологическую цепочку переработки блочного мяса, что обеспечит ресурсосбережение.
Материалы и методы, организация исследования
В качестве сырья для измельчения были использованы экспериментальные замороженные блоки мяса, нарезанные из блоков мяса промышленного типоразмера (говядина). Размеры экспери-
ВСЕ О МЯСЕ № 1 | 2017
ментальных блоков составляли: высота 0,070 м; ширина 0,075 м; длина 0,3-0,4 м.
Исследование микроструктуры измельченного мяса проводили в соответствии с ГОСТ 19496-2013 «Мясо и мясные продукты. Метод гистологического исследования» и ГОСТ Р 54047-2010 «Мясо и мясные продукты. Метод определения дисперсности» [10]. Гистологические срезы толщиной 14 мкм изготавливали на криостатате «MIKROM - HM525» (Thermo Scientific), затем монтировали на предметные стекла Menzel-Glaser (Thermo Scientific) и окрашивали гематоксилином Эрлиха и 1 % свежеприготовленным водно-спиртовым раствором эозина («БиоВитрум»).
Изучение гистологических препаратов и их фотографирование осуществляли на световом микроскопе «AxioImaiger A1» (Carl Zeiss) с помощью подключенной видеокамеры «AxioCam MRc 5» (Carl Zeiss). Обработку изображений и проведение морфометрических исследований производили с применением компьютерной системы анализа изображений «AxioVision 4.7.1.0» (Carl Zeiss), адаптированной для гистологических исследований. Морфометрические исследования в интерактивном режиме измерения заданных параметров проводили в соответствии с принципами системного количественного анализа и трехкратной по-вторностью эксперимента. Полученные результаты представляли в табличной форме и переводили в Exel для дальнейшей статистической обработки.
Результаты и обсуждение
Традиционно используемая в производстве консервов технология предусматривает применение в качестве сырья замороженных блоков для детского питания по ГОСТ 31799-2012 «Мясо и субпродукты, замороженные в блоках, для производства продуктов питания детей раннего возраста. Технические условия» [3]. Блоки выдерживают в помещении при температуре от (0-2) °C в течение 24-36 часов до достижения
температуры в центре блоков от минус 5°С до минус 2°С, затем измельчают на блокорезке и подают в волчок, где измельчают с диаметром отверстий решетки не более 6 мм и направляют на дальнейшую обработку - составление консервной массы и тонкое измельчение.
В предлагаемой технологии производства гомогенизированных консервов предусматривается применение одностадийного измельчения замороженного в блоках мясного сырья на экспериментальной установке ИБФ-1 (измельчитель блоков фрезерный модификации 1) конструкции ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова». Процесс осуществлялся следующим образом.
Блоки из мяса и субпродуктов с температурой не выше минус 18°С освобождали от упаковки, осматривали, распиливали на бруски размером (0,070 х 0,075 х 0,300) м и передавали на измельчение. Измельчение производили на установке ИБФ-1, укомплектованной фрезой цилиндрической по ГОСТ 29092-91, типа 1, исполнения 1 (с мелким зубом), с внешним диаметром 0,100 м, с внутренним диаметром 0,040 м, длиной 0,125 м, с числом зубьев 18. Блоки помещали в рабочую камеру измельчителя, где движение блоков осуществляется воздействием штока механизма подачи с заданной скоростью по направляющим плоскостям. Температура мяса после измельчения составила от минус 3,5°С до минус 2,5°С. Измельченное мясо направляли на дальнейшую обработку, где массу пропускали через гомогенизатор для получения стабильной эмульсии с размером частиц 0,3 мм и равномерного распределения компонентов рецептуры. Проведенными ранее исследованиями установлены параметры режима резания [5] для тонкоизмельченных продуктов.
Результаты гистологического исследования образца измельченного мяса, полученного на установке ИБФ-1, показали (рисунок 1), что он представляет собой фаршевую систему, сочетающую фрагменты мышечной, соединительной и жи-
ровой тканей, преимущественно сохранивших свою структурную организацию. Мелкозернистая белковая масса, являющаяся продуктом деструкции мышечной ткани, выявляется в незначительном количестве. Мышечная ткань присутствует в виде небольших мышечных пучков, отдельных мышечных волокон и их фрагментов. В мышечных волокнах отчетливо выявляется поперечная исчерченность, ядра хорошо сохранены, овальной формы и располагаются под сарколеммой. Жировая ткань встречается большими участками из групп липоцитов с сохраненной целостностью или отдельными липоцитами. Видны капельки жира, выделяющиеся из разрушенных клеток и относительно равномерно распределенные по объему фарша. Фрагменты соединительной ткани имеют вид пучков неправильной формы, состоящих из скоплений волокнистых элементов и хорошо дифференцируемых клеточных образований. В образце преобладают фрагменты мясной стружки и отдельные фрагменты мышечных волокон.
По результатам анализа микроструктурного исследования образца измельченного мяса, видно, что использование нового метода измельчения позволило получить плотную, устойчивую структуру фарша, необходимую для обеспечения однородной консистенции готового продукта.
С целью анализа степени дисперсии мясного сырья, получаемого в результате измельчения методом фрезерования, были проведены исследования размеров частиц продукта [4]. Результаты исследования степени измельчения представлены на рисунке 2.
Анализ полученных данных показывает, что большая часть размеров частиц мяса распределена по диапазонам: 90-300 мкм (ширина) и 30-100 мкм (толщина). Около 12 % частиц продукта по длине имеют размер до 400 мкм, что допускается нормативной документацией на продукты мясные гомогенизированные для детского питания.
Рисунок 1. Микроструктура образца (об. 40 х),
где 1 - частица мясной стружки, а -ширина частицы, Ь - толщина частицы
Рисунок 2. Распределение размеров частиц измельченного мяса по диапазонам их значений
Меньший размер частиц мясного сырья (толщина), мкм
Больший размер частиц мясного сырья (ширина), мкм
2D17 | № 1 ВСЕ О МЯСЕ
Для одностадийной технологии измельчения мясного сырья свойственно снижение числа контактов пищевой среды с рабочими поверхностями аппаратов технологического процесса, транспортирующих средств и т.п. Как следствие, уменьшается риск возможной контаминации измельченного мяса микрофлорой, что чрезвычайно важно в производстве продуктов детского питания. Сокращение числа переделов сырья при изготовлении готовых изделий по предлагаемой технологии приводит к снижению потерь мясного сырья, что повышает рентабельность производства. В процессе обработки сырья при одностадийном его измельчении не происходит потери мясного сока, как при традиционном размораживания мясных блоков в дефростерах, применяемых в настоящее время комбинатами детского питания. В предлагаемой технологии производство мясной стружки в одностадийном измельчителе осуществляется при отрицательных температурах в объёме блока сырья при минимальном времени контакта режущих кромок рабочего инструмента с замороженным мясом. Это исключает возможность тепловой денатурации белка в процессе измельчения и сводит к нулю возможные потери сырья в этом случае.
Измельчение сырья по методу фрезерования предусматривает полную автоматизацию технологического процесса производства консервов для детского питания по принципу «безлюдной технологии». Это позволит профильным комбинатам обеспечить высокую культуру производства при экономии фонда заработной платы. Кроме того, в предлагаемой технологии может быть реализован непрерывный во времени автоматический контроль технологических параметров вырабатываемого фарша. Прежде всего, в системе автоматического управления технологическим процессом (САУ) отсутствует измерительный элемент в потоке фарша в отличие от прежних контрольных систем. Тем самым исключается систематическая погрешность измерений реологических характеристик фарша, обусловленная присутствием датчика в контролируемой среде. Принцип контроля технологических параметров в данном случае состоит в стабилизации этих параметров в режиме реального времени. Для этого предлагается создать САУ, ориентированную для работы в условиях неполноты исходной информации, неопределенности внешних возмущений и среды функционирования. Такую САУ можно создать с использованием методов и технологий искусственного
интеллекта [6, 9]. Отличительной чертой интеллектуальной САУ является возможность системной обработки знаний. В предлагаемой технологии происходит автоматический процесс накопления статистической информации, полученной при измельчении партии блоков замороженного мяса при определенном температурном режиме хранения сырья. Систематизированная самой САУ информация вводится автоматически в программный блок, управляющий технологическим процессом приготовления фарша. Таким образом, мы получаем обучающуюся систему управления, адаптированную к изменению характеристик перерабатываемого сырья и внешних воздействий, влияющих на работу САУ. Для одностадийного процесса измельчения мясного сырья САУ обеспечивает производство мясной стружки с минимальным разбросом характерного размера частиц. Из этого следует принципиальная возможность автоматически управлять технологическим процессом изготовления фарша в функции реального времени. Тем самым мы вводим инструментальный контроль технологических показателей приготавливаемого фарша, что позволит получить консервированную продукцию гарантированного стабильного качества.
Заключение
Таким образом, проведенные исследования позволили обосновать применение измельчения мясного сырья методом фрезерования, что позволяет получать продукт необходимой степени измельчения уже на этапе подготовки сырья, что приводит к интенсификации производства за счет исключения дезинтеграторов консервной массы, осуществляющих тонкое измельчение.
Следует отметить, что использование в производстве продуктов детского питания отечественного ресурсосберегающего оборудования для измельчения блочного замороженного мяса будет способствовать решению задачи импортозамещения дорогостоящего мясоперерабатывающего оборудования в свете требований Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации.
© КОНТАКТЫ:
Каповский Борис Романович Н system@vniimp.ru
Дыдыкин Андрей Сергеевич Н das_tih@mail.ru Деревицкая Ольга Константиновна Н dpitanie@mail.ru
Пчелкина Виктория Александровна Н pchelkina@vniimp.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: REFERENCES:
1. Асланова М.А. Разработка межгосударственного стан- Aslanova M. A. The Development of inter-state standard дарта на консервы мясные и мясосодержащие для for meat and meat-containing canned food for infants, детей раннего возраста/ М.А. Асланова, A.B. Устинова, М.А. Aslanova, A.V. Ustinova, A.S. Dydykin // Vsyo о my-A.C. Дыдыкин // Все о мясе. - 2011. - № 4. - С. 50-52. ase. - 2011. - № 4. - P. 50-52.
2. Дыдыкин A.C. Безопасность и качество мясных про- Dydykin A.S. The Safety and quality of meat products дуктов для детей раннего возраста: гарантировано for children of early age: guaranteed GOST A.S. Dydykin ГОСТ/A.C. Дыдыкин, A.B. Устинова, М.А.Асланова // A.V. Ustinova, М.А. Aslanova // Standards and quality. -Стандарты и качество. - 2013. - № 11. - С. 31-35. 2013. - № 11. - Р. 50-52.
3. Дыдыкин A.C. Детское питание - по стандарту / Dydykin A. S. Baby food - standard O.K. Derevitskaya, O.K. Деревицкая, A.C. Дыдыкин, H.E. Солдатова // A.S. Dydykin, N.E. Soldatova // Standards and quality. -Стандарты и качество. - 2015. - № 7. - С. 34-36. 2015. - № 7. - P. 34-36.
4. Ивашов, В.И. Статистический анализ размеров Ivashov V.l. Statisticheskiy analiz razmerov myasnoy мясной стружки / В.И. Ивашов, А.Н. Захаров, Б.Р. Ка- struzhki// V.l. Ivashov, A.N. Zakharov, B.R. Kapovsky, повский, O.E. Кожевникова, В.А. Пчелкина // Все O.Ye. Kozhevnlkova, VAPchyolkina / Vsyo о myase. -О мясе. - 2015. - № 4. - С. 28-29. 2015. - № 4. - P. 28-29.
5. Каповский, Б.Р. Современные методы управления Kapovskiy, B.R. Sovremennyje metody upravleniya tekh-технологическими процессами в мясной промыш- nologicheskimi protsessami v myasnoy promyshlennosti ленности/Б.P. Каповский, П.И. Пляшешник//Мясная [Texü / B.R. Kapovskiy, P.I. Plyasheshnlk // Myasnaya индустрия. - 2016. - № 10. - C. 45-50. industrlya. - 2016. - №10. - P. 45-50.
6. Лисицын, А.Б. Современное технологическое обо- Lisitsyn A.B. Sovremennoje tekhnologicheskoje oborudo-рудование для производства детского питания на vanije dlya proizvodstva detskogo pitaniya na myasnoy мясной основе /А.Б. Лисицын, O.E. Кожевникова, osnove // A.B. Lisitsyn, O.Ye. Kozhevnikova, N.V. Pestov, H.B. Пестов, А.Н. Захаров, A.C. Дыдыкин // Мясная A.N. Zakharov, A.S. Dydykin / Myasnaya industriya. -индустрия. - 2015. - № 8. - С. 32-35. 2015. - № 8. - P. 32-35.
7. Лисицын. А.Б. Новый метод измельчения сырья Lisitsyn A.B. Novyj metod izmel'cheniya syr'yav proizvodstve в производстве вареных колбас/А.Б. Лисицын, Б.Р. Ка- varyonykh kolbas // Lisitsyn A.B., Kapovsky B.R., Kuznetso-повский, TT. Кузнецова, B.B. Насонова, А.Н. Захаров, va T.G., NasonovaV.V, Zakharov A.N., Motovilina A.A./Vsyo
A.A. Мотовилина//Всео мясе. -2016. -№ 2. - С. 9-13. о myase. - 2016. - № 2. - P. 9-13.
8. Лисицын, А.Б. Статистический анализ энергозатрат Lisitsyn A.B., Ivashov V.l., Kapovsky B.R., Kozhevnikova O.E. процесса резания блочного замороженного мяса Statistical analysis of energy consumption during the cutting многолезвийным инструментом / А.Б. Лисицын, of frozen meat blocks using multiple edge tool. Theory and
B.И. Ивашов, Б.Р. Каповский, O.E. Кожевникова // practice of meat processing. 2016;1(1):46-53. (In Russ.) Теория и практика переработки мяса. 2016;1(1):46-53. DOI:10.21323/2114-441X-2016-1-46-53 DOI:10.21323/2114-441X-2016-1-46-53.
9. Лисицын, А.Б. Интеллектуальная система управления Lisitsyn, A.B. Izmel'chenijezamorozhennogo blochnogo mya-качеством мясных фаршей [Текст] / А.Б. Лисицын, sa metodom frezerovaniya [Text] / A.B. Lisitsyn, V.l.Ivashov, В.И. Ивашов, А.Н. Захаров, Б.Р. Каповский, O.E. Ко- A.N. Zakharov, B.R. Kapovskiy, D.A. Maksimov // Vsyo о жевникова // Всё о мясе. - 2013. - № 6. - С. 32-38. myase. - 2013. - № 4. - Р. 42-48.
10. Хвыля, С.И. Контроль качества мяса: гистологические Khvylia, S.I. Kontrol' kachestva miasa: gistologicheskie
методы/С.И. Хвыля, В.А. Пчелкина// Контроль каче- metody [Meat quality control: histological methods] /
сгва продукции. - 2013. - № 10 - С. 30-34. S.I. Khvylia, V.A. Pchelkina // Kontrol' kachestva produktsii
[Production Quality Control], - 2013. - № 10. - P. 30-34.
ВСЕ О МЯСЕ №1 I 2017
