CC BY
7
УДК 637.04
DOI 10.24412/2311-6447-2021-4-60-65
Возможность оптимизации рецептуры пищевого продукта за счет регулирования его нутриентного состава
Possibility of food product formulation optimization due to nutrient composition regulation
Доцент Ю.А. Динер (ORCID 0000-0003-2787-7278), доцент H.A. Юрк (ORCID 0000-0001-5417-7088)
(Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина) кафедра товароведения, стандартизации и управления качеством, тел. +7(3812)23-78-82 E-mail: na.yurk@omgau.org
Associate Professor Yu.A. Diner, Associate Professor N.A. Yurk (Omsk State Agrarian University named after PA Stolypin) chair of Commodity Science, Standardization and Quality Management, tel. +7 (3812) 23-78-82 E-mail: na.yurk@omgau.org
Реферат. Описан процесс проектирования рецептуры изделия колбасного вареного «Новинка» путем внесения различных ингредиентов, в том числе н немясных, с целью минимизации производственных затрат при изготовлении продукта, выработки изделия с заданным химическим составом и технологическими свойствами, а также для сокращения или полного исключения технологических дефектов, в частности, бульонно-жировых оттеков. В рамках проводимых научных исследований были использованы комплексные пищевые добавки «Биофос 90» и «Биотон гель 651», не снижающие пищевую и биологическую ценность мясных продуктов, а также позволяющие получить изделия колбасные вареные с повышенными органолептическими показателями и технологическими характеристиками. Обобщение полученных практических результатов при оптимизации рецептуры вареного колбасного изделия показывает, что использование методов математического моделирования позволяет максимально эффективно осуществить целевое комбинирование используемых ингредиентов и обеспечить получение композиции фарша с заданным химическим составом и регулируемыми технологическими свойствами при незначительном изменении себестоимости. На основании проведенных исследований было определено, что вариант рецептуры № 3 для выработки изделия колбасного является наиболее подходящим по технологическим свойствам. При этом фарш характеризуется высокой влагоудержнва-ющей способностью, низкими потерями влаги при тепловой обработке, выраженными органолептическими показателями. Аналитические данные исследований, представленные в данной публикации, могут быть интересны для обучающихся профильных учебных заведений, а также специалистов мясной промышленности и реализованы в условиях реальных мясоперерабатывающих предприятий.
Summary. This scientific article describes in detail the process of designing a recipe for a cooked sausage product «Novinka» by introducing various ingredients, including non-meat, in order to minimize production costs in the manufacture of a product, develop a product with a given chemical composition and technological properties, as well as to reduce or the complete exclusion of technological defects, in particular, broth and fat edema. As part of the ongoing scientific research, complex food additives «Biofos 90» and «Bioton gel 651» were used, which do not reduce the nutritional and biological value of meat products, and also allow to obtain cooked sausage products with increased organoleptic characteristics and technological characteristics that are safe for health, modern consumer and the environment. The generalization of the obtained practical results when optimizing the recipe of a cooked sausage product shows that the use of mathematical modeling methods allows the most efficiently targeted combination of the ingredients used and ensures the production of a minced meat composition with a given chemical composition and adjustable technological properties with a slight change in cost. Based on the studies carried out, it was determined that the formulation option No. 3 is the most suitable in terms of technological properties. At the same time, minced meat is characterized by a high water-holding capacity, low moisture loss during heat treatment, and pronounced organoleptic indicators. Analytical research data presented in this publication may be of interest to students of specialized educational institutions, as well as specialists in the meat industry and are implemented in real meat processing enterprises.
© Ю.А. Динер, H.A. Юрк, 2021
Ключевые слова: оптимизация, рецептура, фарш, пищевые добавки, влагоудерживающая способность.
Keywords-, optimization, recipe, minced meat, food additives, water-holding capacity.
Современные реалии развития агропромышленного комплекса неразрывно связаны с достижениями научно -технического прогресса и информационно -коммуникативных технологий [2, 4|. Конструирование пищевых продуктов с прогнозируемыми потребительскими свойствами - это научное и прикладное направление в пищевой промышленности, которое базируется на достижениях фундаментальных наук, техники и технологии [3, 6, 7, 10]. Особенно актуальными принципы пищевой комбинаторики остаются для мясной промышлености, основным трендом которой стало направленное регулирование состава продукции с улучшением технологических свойств при сохранении пищевой ценности.
Следовательно, создание мясных продуктов с регулируемым составом можно рассматривать как перспективную технологию, для развития которой требуется формирование методологической базы и программного обеспечения [1, 5, 8].
Необходимо отметить, что положительная динамика производства продуктов с частичной заменой мясного сырья позволяет как извлечь экономическую выгоду для производителя, так и расширить ассортиментный ряд инновационных высококачественных продуктов, рекомендованных для включения в пищевой рацион различных социальных групп населения [9, 11].
Цель работы - разработать оптимальный рецептурный состав изделия колбасного вареного «Новинка». Необходимо определить, в каком сочетании и в каком количестве существующее сырье следует добавлять в сырьевую смесь рецептуры фар ша, чтобы обеспечить минимальную стоимость и высокую влагостойкость готового продукта. Объектами исследования были композиционные смеси фарша, имеющие в составе модифицированные пищевые фосфаты «Биофос 90» и «Биотон гель 651». Выбранные препараты улучшают консистенцию и товарные характеристики готового продукта; уменьшают процент брака за счет исключения вероятности образования бульонно-жирового отека; снижают влияние влаги в вакуумных упакованных продуктах; увеличивают выход готового изделия за счет снижения тепловых потерь; стабилизируют качество продукции, полученной при использовании сырья низкого качества.
Реализация поставленной цели достигается с помощью построения математической модели посредством:
1) Xj- количество единиц j-ro рецептурного компонента;
2) a,j- количество 1-го микро- и макронутриента в j-м рецептурном компоненте (массовая доля влаги, белка, жира и т.д.);
3) Ы- верхняя граница 1-го микро- и макронутриента;
4) С,- стоимость единицы сырья j-ro вида.
Количество микро- и макронутриента в изделии выражается неравенствами:
ß-nXi + а12х2+... +а1и.хи < Ь± _
>
a2ixi + а22х2+...+а2яхи < Ь2 _
amlxl + а?п2х2+' • ■+атпхп — Ьт
f
хх > 0,хг > о, .,.„,. х„ > О
Необходимо отыскать рациональное ограничение, где целевая функция будет минимальной.
Влагоудерживающую способность фаршевых смесей определяли посредством использования стандартных методик. В табл. 1 представлены числовые данные, необходимые для выполнения расчетных работ по варьированию рецептуры изделия колбасного.
Таблица 1
Варианты рецептурной смеси нзделня колбасного вареного
Наименование сырья Содержание, % Энергетическая ценность., ккал Количество на 100 кг фарша
Влага Белки Жиры Зола Углеводы
Вариант № 1
Говядина 74,3 20,0 3,89 0,91 0,89 119
Свинина 54,7 13,0 30,68 0,82 0,8 331
Шпиг 11,4 2,2 85,91 0,5 - 779
Белковый стабилизатор 77 11,5 11,0 0,5 - 145 < 5 %
Белково-жировая эмульсия 45,0 45,0 9,0 1,0 - 261 < 2 %
Вода/лед 100 - - - - - > 20 %
Вариант № 2 (Вариант № 1 + Биофос 90)
Биофос 90 2,2 - - 97,8 - - s 0,5 %
Вариант № 3 (Вариант № 1 + Биотон гель 651)
Биотон гель 651 2,1 90,0 - 0,5 7,4 389,6 s 0,2 %
На первом этапе исследований введем переменные xi, Х2, хз, Х4, xs, хь соответственно искомый удельный вес включения в состав колбасы вареной вносимого ингредиента для рецептуры № 1. Необходимо отыскать величины х\, хо, хз, Х4, х$, xs, при которых F(x) = min {206xi + 180х2+66хз+ 13х4+28х5+0хб[ (5) при соблюдении следующий условий:
1) 0,2xi+0, 13х2+0,02хз+0, 11x4+0,09х5+0лй ^ 0,07 (массовая доля белка не менее
7%);
2) 0,04х1+0,31х2+0,86хз+0,11х4+0,09х5+0х5 < 0,29 (массовая доля жира не более 29 %);
3) 0,74х1+0,54х2+0,11хз+0,77х4+0,45х5+1хб^ 0,70 (массовая доля влаги не более 70 %);
4) расчет единицы продукта xi +X2+X3+X4+X5+XS = 1;
5) ограничения переменных представляем в следующем виде xi ¿0; Х2=0,18; хз^О; xi<0,05; х5<0,02; х,^0,2.
Использование симплекс-метода позволило отыскать массу вносимых ингредиентов (табл. 2) в изготовление единицы изделия с минимальной стоимостью, которая составляет 101 р.
Таблица 2
Расчетный вариант рецептуры № 1
Наименование сырья Масса сырья, кг, на 100 кг фарша
Говядина 18,0
Свинина 18,0
Шпиг 16,6
Белковый стабилизатор 5,0
Белково-жировая эмульсия 2,0
Вода/лед 40,4
На следующем этапе была разработана рецептура № 2, которая дополнительно содержала препарат «Биофос 90» (ху).
Требуется рассчитать значения вносимых рецептурных ингредиентов, при которых реализуется зависимость: F[x) = min {206х1+180х2+66хз+13x4+28x5+0x6+ 122x7} при соблюдении следующий условий:
1) 0,2x1+0,13x2+0,02x3+0,11x4+0,09*5+0x5+0x7 £ 0,07 (массовая доля белка не менее 7 %);
2) 0,04х1+0,31хо+0,86х3+0,11х1+0,09х5+0лб+0х7 < 0,29 (массовая доля жира не более 29 %);
3) 0,74x1+0,54x2+0,11x3+0,77x4+0,45x5+1хб+0,022х7< 0,70 (массовая доля влаги не более 70 %);
4) расчет единицы продукта представляем по формуле:
xi +Х2+Х3+Х4+Х5+Х6 +Х7 = 1;
5) ограничения переменных представляем в следующем виде: xi >0; Х2=0,18; хз^О; Х4<0,05; х5<0,02; хз>0,2; х7 >0,005.
Состав и масса сырья рецептуры № 2 представлены в табл. 3, при этом минимальная стоимость единицы изделия составит 104 р.
Таблица 3
Расчетный вариант рецептуры № 2
Наименование сырья Масса сырья, кг, на 100 кг фарша
Говядина 18,0
Свинина 18,0
Шпиг 16,6
Белковый стабилизатор 5,0
Белково-жировая эмульсия 2,0
Вода/лед 41,0
Биофос 90 0,5
Таким образом, рецептура второго варианта потребует больше затрат, чем рецептура первого. Поэтому при внесении в рецептуру «Биофос 90» рекомендуется использовать низкосортное сырье, чтобы обеспечить минимальную стоимость готового продукта.
Рецептура третьего варианта предусматривает внесение «Биотон гель 651». Особенность внесения заключается в обеспечении оптимального содержания липидо-протеинового комплекса. Это достигается частичной заменой основного сырья системой, состоящей из «Биотон гель 651», воды и жиросодержащего сырья. Состав и масса компонентов рецептуры № 3 представлены в табл. 4.
Таблица 4
Расчетный вариант рецептуры № 3
Наименование сырья Масса сырья, кг, на 100 кг фарша
Говядина 18,0
Свинина 18,0
Шпиг 16,6
Белковый стабилизатор 5,0
Белково-жировая эмульсия 2,0
Вода/лед 41,0
Биотон гель 651 0,5
При всем этом минимальная стоимость изделия, которая получается смешиванием данных видов сырья в обозначенных соотношениях, составит 98 р. В конечном итоге рецептура № 3 является преимущественной для решения проблем по повышению эффективности расходования основного сырья при сохранении пищевой и биологической ценности, улучшении технологических свойств и снижении издержек на производство.
На заключительном этапе исследований определяли влагоудерживаюшую способность (ВУС) фарша в трех различных рецептурах (табл. 5).
Таблица 5
Оценка ВУС фарша разных рецептур
Показатели Рецептура № 1 Рецептура № 2 Рецептура № 3
Для образцов из сырого фарша, г:
Масса навески до прессования 10,0 10,0 10,0
Масса навески после прессования 7,2 7,5 7,7
ВУС, % 72 75 77
Для образцов фарша после варки, г:
Масса навески до прессования 10 10 10
Масса навески после прессования 7,5 7,8 7,9
ВУС, % 75 78 79
Результаты, приведенные в табл. 5, показывают, что как сырой фарш (рецептура № 3), так и фарш после тепловой обработки имеет высокую влагоудер-живаюшую способность, превышающую эту характеристику для других анализируемых рецептур.
На основании проведенных исследований и последующего анализа полученных данных установлено, что третий вариант рецептуры изделия предпочтителен не только по экономическим критериям, но и по технологическим свойствам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Борисенко A.A., Брацихин A.A., Борисенко A.A., Борисенко A.A. Компьютерное моделирование нутриентного состава поликомпонентных пищевых продуктов как способ их перевода в сегмент здорового питания // Все о мясе. - 2019. - № 3. -С. 54-57.
2. Галочкина Н.В., Дубровская В.И. Свежие идеи для здорового питания // Мясные технологии. - 2020. - № 8 (212). - С. 38-40.
3. Гращенков Д.В., Вернер A.B. Оптимизация многокомпонентных рецептур для организации детского питания / / Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. - 2019. - № 1 (18). - С. 138-145.
4. Жаринов А.И., Кузнецова О.В., Насонова О.В. Белковые добавки: особенности состава, свойств и использования при производстве мясной продукции / / Мясная индустрия. - 2021. - № 9. - С. 9-11.
5. Зинина О.В. Полуфабрикаты мясные рубленые с белковым обогатителем / / Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. - 2016. - Т. 6. - № 3. -С. 107-112.
6. Макарова A.A., Лисин П.А., Пасько О.В. Проектирование аналоговых мясных полуфабрикатов с применением симплекс-метода / / Индустрия питания. - 2021. -Т. 6. - № 2. - С. 50-58.
7. Макарова A.A., Лисин П.А., Пасько О.В., Сарбашев К.А. Компьютерное моделирование реологических показателей аналога мясного полуфабриката из соевых продуктов // Мясная индустрия. - 2021. - № 7. - С. 48-52.
8. Макарова A.A., Пасько О.В. Маркетинговые исследования потребительских предпочтений для разработки аналоговой мясной продукции / / Индустрия питания. - 2020. - Т. 5. - № 2. - С. 21-28.
9. Небурчилова Н.Ф., Петрунина И.В. Современные тенденции в организации производства основных видов мясной продукции / / Мясная индустрия. - 2020. -№ 1. - С. 17-19.
10. Никитина М.А., Чернуха И.М. Многокритериальная оптимизация рецептурного состава продукта // Теория и практика переработки мяса. - 2018. - № 3. -С. 89-98.
11. Рудаков О.Б., Рудакова Л.В., Рудаков Я.О. Пищевая комбинаторика в мясной индустрии // Мясные технологии. - 2021. - № 2 (218). - С. 14-17.
REFERENCES
1. Borisenko A.A., Bratsikhin A.A., Borisenko L.A., Borisenko A.A. Komp'yuter-noe modelirovanie nutrientnogo sostava polikomponentnykh pishchevykh produktov kak sposob ikh perevoda v segment zdorovogo pitaniya [Computer modeling of the nutritional composition of multicomponent food products as a way to translate them into the segment of healthy nutrition], Vse o myase, 2019, No 3, pp. 54-57 (Russian).
2. Galochkina N.V., Dubrovskaya V.I. Svezhie idei dlya zdorovogo pitaniya [Fresh ideas for healthy eating], Myasnye tekhnologii, 2020, No 8 (212), pp. 38-40 (Russian).
3. Grashchenkov D.V., Verner A.V. Optimizatsiya mnogokomponentnykh ret-septur dlya organizatsii detskogo pitaniya [Optimization of multicomponent formulations for the organization of baby food], Konstruirovanie, ispol'zovanie i nadezhnost' mashin sel'skokhozyaystvennogo naznacheniya, 2019, No 1 (18), pp. 138-145 (Russian).
4. Zharinov A.I., Kuznetsova O.V., Nasonova O.V. Belkovye dobavki: osoben-nosti sostava, svoystv i ispol'zovaniya pri proizvodstve myasnoy produktsii [Protein additives: features of the composition, properties and use in the production of meat products], Myasnaya industriya, 2021, No 9, pp. 9-11 (Russian).
5. Zinina O.V. Polufabrikaty myasnye rublenye s belkovym obogatitelem [Semifinished minced meat products with protein fortifier], Izvestiya vuzov. Prikladnaya khimiya i biotekhnologiya, 2016, T. 6, No 3, pp. 107-112 (Russian).
6. Makarova A.A., Lisin P.A., Pas'ko O.V. Proektirovanie analogovykh my-asnykh polufabrikatov s primeneniem simpleks-metoda [Design of analog semifinished meat products using the simplex method], Industriya pitaniya, 2021, T. 6, No 2, pp. 50-58 (Russian).
7. Makarova A.A., Lisin P.A., Pas'ko O.V., Sarbashev K.A. Komp'yuternoe modelirovanie reologicheskikh pokazateley analoga myasnogo polufabrikata iz soevykh produktov [Computer modeling of rheological parameters of an analogue of semifinished meat products from soy products], Myasnaya industriya, 2021, No 7, pp. 4852 (Russian).
8. Makarova A.A., Pas'ko O.V. Marketingovye issledovaniya potrebitel'skikh predpochteniy dlya razrabotki analogovoy myasnoy produktsii [Market research of consumer preferences for the development of analogue meat products], Industriya pitaniya, 2020, T. 5, No 2, pp. 21-28 (Russian).
9. Neburchilova N.F., Petrunina I.V. Sovremennye tendentsii v organizatsii pro-izvodstva osnovnykh vidov myasnoy produktsii [Modern trends in the organization of production of the main types of meat products], Myasnaya industriya, 2020, No 1, pp. 17-19 (Russian).
10. Nikitina M.A., Chernukha I.M. Mnogokriterial'naya optimizatsiya retsep-turnogo sostava produkta [Multi-criteria optimization of the recipe composition of the product], Teoriya i praktika pererabotki myasa, 2018, No 3, pp. 89-98 (Russian).
11. Rudakov O.B., Rudakova L.V., Rudakov Ya.O. Pishchevaya kombinatorika v myasnoy industrii [Food combinatorics in the meat industry], Myasnye tekhnologii, 2021, No 2 (218), pp. 14-17 (Russian).
