ВЫБОР СПОСОБА ЗАМОРАЖИВАНИЯ КОТЛЕТ ИЗ МЯСА БРОЙЛЕРОВ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Т.Ф. Чиркина, д-р техн. наук, проф.

В.А. Аникина, аспирант, e-mail: valentina-vs@bk.ru Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ

УДК 641.53.093

ВЫБОР СПОСОБА ЗАМОРАЖИВАНИЯ КОТЛЕТ ИЗ МЯСА БРОЙЛЕРОВ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН

В соответствии с государственной политикой РФ в области здорового питания населения на период до 2020 г. основной целью являются сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, обусловленных неполноценным и несбалансированным питанием, поэтому в настоящее время актуальной является разработка функциональных продуктов питания. При этом немаловажным является сохранение качества этого продукта. В статье подобран способ и режим замораживания нового продукта - котлет из мяса бройлеров, содержащих пищевые волокна, по данным теплофизических характеристик рассчитана продолжительность замораживания котлеты куриной, при этом расчетные и экспериментальные данные совпадают с погрешностью менее 10%. Изучены микробиологические и органолептические показатели готового продукта после размораживания, по данным показателям продукт соответствует установленным нормативам.

Ключевые слова: функциональный продукт, термическая обработка, теплофизические характеристики, продолжительность замораживания.

T.F. Chirkina, Dr. Sc. Engineering, Prof.

V.A. Anikina, P.G.

THE METHOD OF BROILER MEAT CUTLETS FREEZING CONTAINING DIETARY FIBER

The preservation and promotion of population's health, prevention of diseases caused by defective and unbalanced diet are on the first place in accordance with the state policy of the Russian Federation in the field of healthy nutrition for the period until 2020. Therefore now functional food development is actual. However, an important factor is to maintain the quality of this product. The method and the mode offreezing of cutlets from broiler meat containing food fibers is chosen in the article. The chicken cutlets freezing duration is calculated according to the thermal characteristics, and the calculated and experimental data match with an accuracy of less than 10%. Microbiological and organoleptic indicators of a ready-made product after defrosting are studied, on these indicators the product corresponds to the established standard rates.

Key words: functional product, heat treatment, thermophysical characteristics, the duration of

freeze.

Введение

Сегодня производство и потребление пищевых продуктов должно отвечать принципам здорового питания. При создании продуктов здорового питания применяют широкий спектр физиологически функциональных ингредиентов, особое место среди которых занимают пищевые волокна [4]. В настоящее время выяснено положительное влияние пищевых волокон на организм человека и определена физиологическая потребность для взрослого человека -20 г/сут. Однако получить такое количество пищевых волокон только за счет продуктов питания невозможно, поэтому актуальной является разработка функциональных продуктов питания [7]. Ранее нами была разработана технология и рецептура продукта из мяса птицы с повышенным содержанием пищевых волокон. В качестве функционального ингредиента при производстве котлет использовали растительную добавку «Отруби овсяные» компании «Компас здоровья» (СТО 68311059-009-2011). Формованные полуфабрикаты подвергали

тепловой обработке в пароконвекционной печи, затем охлаждали и упаковывали в пластиковые контейнеры. Необходимым условием при реализации готового продукта является сохранение его качества.

Одним из основных способов сохранения продукта является замораживание. Правильно выбранные условия и продолжительность данного процесса обеспечивают стабильность продукта при хранении.

В последние годы наблюдается тенденция к понижению температуры замораживания, чаще используют технологию, которая предусматривает так называемое «шоковое» замораживание, параметры которого обеспечивают быстрое прохождение зоны максимальной кристаллизации влаги в продукте, без возникновения крупных кристаллов, разрушения натив-ной структуры тканей, повышения концентрации солей в клеточном соке, денатурации белков и, как следствие этого, без потери белками гидрофильных свойств. Несомненным выигрышем технологии шоковой заморозки является высокий уровень санитарно-гигиенической защищенности продуктов при сохранении их вкусовых и питательных качеств [11].

Цель исследования

Обоснование способов и режимов замораживания нового продукта из мяса бройлеров с повышенным содержанием пищевых волокон.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования служили упакованные готовые котлеты из мяса бройлеров, содержащие пищевые волокна, массой по 115±3 г.

Исследования по продолжительности замораживания производили расчетным методом по формуле Планка.

В работе использовали методы определения микробиологических показателей - количество бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий) по ГОСТ 30518-97; выявление бактерий рода Salmonella по ГОСТ 30519-97; определение количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов по ГОСТ 10444.15-94; Staphylococcus aureus по ГОСТ 10444.2-94; бактерий рода Proteus по ГОСТ 28560-90; плесеней и дрожжей по ГОСТ 10444.12-88.

Органолептические показатели определяли по пятибалльной шкале методикой сенсорного анализа ГОСТ Р 53104-2008.

Результаты исследования

Использование мяса птицы в рецептурах обусловливает высокую биологическую ценность продукта за счет содержания полноценных белков и полиненасыщенных жирных кислот. Кроме того, выход мякоти (мышцы, кожа и абдоминальный жир) тушки птицы, на примере потрошеных тушек цыплят-бройлеров, составляет 75-79,8% [6], в то время как выход мяса говядины первой категории составляет 73,6% [9]. В мясном птицеводстве России наибольший удельный вес (свыше 75%) занимает производство мяса цыплят-бройлеров.

Говоря о виде основного компонента в готовом продукте, необходимо отметить, что среди потребителей наиболее популярны рубленые изделия, положительным качеством которых являются высокие органолептические показатели, в том числе сочность.

На российском рынке в большом ассортименте выпускают растительные добавки с содержанием пищевых волокон. Было выбрано шесть образцов добавок различных компаний российского производства: клетчатка топинамбура компании «Рязанские просторы», сибирская клетчатка «Корзинка здоровья», сибирская клетчатка «Крепкие сосуды» и отруби пшеничные компании «Фабрика здорового питания», клетчатка мелкая и отруби овсяные компании «Компас здоровья». По изученному нами ранее химическому составу, органолептиче-ским показателям и функционально-технологическим свойствам растительных добавок наиболее подходящей для полуфабриката являются отруби овсяные компании «Компас здо-

70

ровья». Цвет добавки белый, что не будет отличаться от цвета готового рубленого изделия из мяса птицы, кроме того, добавка имеет достаточно высокую влагосвязывающую и влаго-удерживающую способность - 63,1 и 82,9% соответственно, а также один из наиболее высоких показателей общего количества пищевых волокон (44,72%). Была определена оптимальная доза внесения растительной добавки в фаршевую систему из мяса цыплят-бройлеров, которая составляет 10% от массы фарша [8]. Рецептура котлет из мяса бройлеров с повышенным содержанием пищевых волокон представлена в таблице 1.

Таблица 1

Рецептура котлет из мяса бройлеров с пищевыми волокнами

Наименование сырья Количество сырья, г

Мякоть бройлеров с кожей 78,0

Растительная добавка «Отруби овсяные» 8,0

Вода, в том числе для набухания растительной добавки 29,6

Соль поваренная пищевая 1,0

Перец черный молотый 0,03

Сухари панировочные 10,0

Масса полуфабриката 125±3

Полуфабрикаты подвергали тепловой обработке в пароконвектомате, режим комбинированный при температуре 160 °С, влажности 85%, продолжительность тепловой обработки - 10 мин. Затем котлеты куриные охлаждали до температуры 15-17°С и упаковывали в пластиковые контейнеры.

Известно, что готовые продукты могут храниться не более одних суток в условиях холодильной обработки при температуре от +4 до -2 °С [1]. Для более длительного хранения готового продукта предпочтительным является процесс его замораживания. При выборе способа замораживания исходили из максимального сохранения качества готового продукта, поэтому использовали «шоковое» замораживание, при температуре в камере -35 °С с воздухообменом 9,4 м/с. Режимы шоковой заморозки в основном разработаны для сырых продуктов и полуфабрикатов, но нет рекомендаций для готовых изделий, которые будут отличаться теплофизическими характеристиками, зависящими от свойств, состава и строения пищевых продуктов [5, 10, 12, 13]. Теплофизические характеристики компонентов готового продукта из мяса птицы с повышенным содержанием пищевых волокон представлены в таблице 2.

Таблица 2

Теплофизические характеристики котлет из мяса бройлеров с повышенным содержанием пищевых волокон

Теплофизические характеристики Компоненты готового продукта

Котлета куриная с пищевыми волокнами

Коэффициент теплопроводности [Вт/(мК)] 1,0

Криоскопическая температура (°С) -1,5

Плотность тела (кг/м3) 1048

Влажность тела, кг влаги/кг 0,656

Коэффициент теплоотдачи, [Вт/(м2°С)] 77,78

При определении продолжительности замораживания нового готового продукта использовали формулу Планка [3], чаще всего применяемую в холодильной технологии, которая включена в рекомендации Международного института холода:

(1)

где ^=3,3 105 Дж/кг - удельная теплота кристаллизации воды; р - плотность тела, кг/м3; Я -характерный размер тела, м; Ф - коэффициент формы тела; w - влажность тела, кг влаги/кг; X - коэффициент теплопроводности, Вт/ (м°С); а - коэффициент теплоотдачи, Вт/ (м°С); tcri -криоскопическая температура, °С; tа - температура хладоносителя, °С.

Коэффициент формы является безразмерной величиной и вычисляется по формуле:

Ф=я- (2)

где Б - площадь, м2; V - объем тела, м3; Я - характерный размер тела, понимаемый как расстояние от поверхности тела до максимально удаленной от нее точки в глубине тела, м.

Поскольку котлета куриная имеет овально-приплюснутую форму с заостренным концом, условно соответствующую форме прямоугольного параллелепипеда размерами я1хя2хяз=11х6х1,5 см. Таким образом, толщина котлеты куриной Rкк составляет 0,015 м.

Коэффициент формы для параллелепипеда составляет

Ф= я1я2яз/ ((Я1Я2+ я1яз+ к2яз)2яз)=0,361 для котлеты куриной.

Для проведения вычисления продолжительности замораживания необходимо знать коэффициент теплоотдачи а, существенное влияние на который оказывают гидродинамическая обстановка в потоке теплоносителя, вязкость, поверхность, форма продукта и другие факторы. Аналитический расчет коэффициента теплоотдачи возможен лишь в нескольких простейших случаях. Поэтому наиболее распространены соотношения, представляющие собой обобщение экспериментальных данных. Эти соотношения обычно представляют в безразмерном виде как зависимость между критериями подобия, в которые входят многочисленные величины, влияющие на интенсивность процесса теплообмена [3].

Критериальные зависимости для определения коэффициента теплоотдачи представляют следующим образом:

Ыи = /(Рг, Яе), (3)

где Рг, Re - безразмерные критерии Нуссельта, Прандтля и Рейнольдса соответственно.

(4)

Ыи =

где dэ - характерный размер тела, м; Ххл - теплопроводность хладоносителя, Вт/ (мК).

^хлМхл

Рг =

я„

(5)

где Цхл - динамическая вязкость хладоносителя, Пас; схл - теплоемкость хладоносителя, Дж/(кгК).

Яе = (6)

Мхл

где рхл - плотность хладоносителя, кг/м3; v - скорость хладоносителя, м/с.

При замораживании объектов в качестве хладоносителя используется воздух при температуре -35 °С, в таблице 3 представлены параметры воздуха как функции температуры.

Таблица 3

Теплофизические и механические параметры воздуха

Параметр Воздух Воздух при 1 -35°С

Плотность рхл, кг/м3 350/ (273+1) 1,47

Коэффициент теплопроводности Ххл, Вт/ (мК) 0,0240+0,000071 0,0216

Удельная теплоемкость схл, Дж/(кг К) 1010 1010

Динамический коэффициент вязкости Дхл, Пас (1,700+0,0041)10-5 1,56 • 10-5

Критерий Рг 0,72 0,72

Так как в камере шокового замораживания используется вынужденная конвекция, то соотношение для критерия Нуссельта примет вид:

Ыи = 0,66Рг1/зЯе1/2. (7)

При расчете критериев № и Яе в качестве характерного размера ёэ берем ширину пластины по направлению потока. Характерный размер тела (м) (эквивалентный диаметр)

йэ = 4^/П, (8)

где Б - площадь живого сечения потока, м2; П - полный периметр, независимо от того, какая часть этого периметра участвует в теплообмене, м; ёэ1=0,024 м для котлеты куриной.

Критерий Рейнольдса при скорости хладоносителя 9,4 м/с будет равен:

Ие = уйэРхл = 0,213 • 105 для котлеты куриной.

№хл

В соответствии с формулой 7 критерий Нуссельта для котлеты куриной равен:

Ыи = 0,66Рг1/зйе1/2=86,43.

Из формулы 3 следует, что коэффициент теплоотдачи равен:

а = №ц хл =77,78 Вт/(м2°С) для котлеты куриной.

^31

По полученным данным мы можем рассчитать продолжительность замораживания готового продукта из мяса птицы с повышенным содержанием волокон. Принимая во внимание, что продукт подвергается процессу замораживания в пластиковых контейнерах, т.е. перенос теплоты от поверхности котлеты куриной к теплоотводящей среде происходит через промежуточные слои, создающие добавочное термическое сопротивление, его необходимо учитывать, дополнив внешнее термическое сопротивление суммой термических сопротивлений п дополнительных слоев, теплопропроводность каждого из которых Хд, а толщина 5д. Таким образом, формула 1 примет вид [3]:

(9)

Согласно экспериментальным данным теплофизических свойств (табл. 1) и проведенным расчетам, в соответствии с формулой 9 продолжительность замораживания для котлеты куриной Т1 и соуса томатного Т2 составляет:

к . 1 . 8„

= + 1 + £д) = 913,08 = 15,2 мин.

£сг1-£а\2Л а Яд/

Значение теплопроводности упаковки (полипропилен) брали в соответствии со справочными данными (теплопроводность Хд=0,22 Вт/м°С, толщина 5д=0,001 м).

Таким образом, рассчитана продолжительность замораживания для котлеты куриной, которая составляет 15,2 мин. Расчетные и экспериментальные данные времени замораживания совпадают с погрешностью менее 10%. Итоговое рекомендованное время замораживания готового продукта из мяса птицы с повышенным содержанием пищевых волокон составляет 15,5-17 мин, при температуре -30 - -35 °С со скоростью воздухообмена 9,4 м/с.

В связи с разработкой нового продукта проводилось изучение органолептических и микробиологических показателей после тепловой обработки и замораживания.

Данные микробиологического анализа котлеты куриной с повышенным содержанием пищевых волокон после размораживания представлены в таблице 4.

Таблица 4

Данные микробиологического анализа котлеты куриной с повышенным содержанием пищевых волокон

Микробиологические показатели Котлета куриная с повышенным содержанием пищевых волокон

КМАФАнМ, КОЕ 1х102

БГКП -

Staphylococcus aureus -

Salmonella -

Proteus -

Плесень, КОЕ/г -

Дрожжи, КОЕ/г -

Полученные данные сравнивали с микробиологическими нормативами продукции в соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» [2]. В продукте было выявлено незначительное количество мезо-фильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, в соответствии с ТР ТС 021/2011 КМАФАнМ для готовых быстрозамороженных мясных блюд должно составлять 2*104, таким образом, данный показатель находится в допустимых пределах. Предполагаем, что обсеменение происходит на этапе вскрытия упаковки и разогрева готового продукта. Бактерии группы кишечных палочек, бактерии рода S. Aureus, Proteus, Salmonella, дрожжи и плесени в продукте не обнаружены, что также соответствует нормам.

При изучении качественных показателей любого пищевого продукта определяющим факторам является его органолептическая характеристика, образцы котлет оценивали по пятибалльной системе оценки качества по следующим показателям: внешний вид, вкус, аромат и консистенция. Данные при хранении представлены в таблице 5.

Таблица 5

Органолептические показатели по пятибалльной шкале быстрозамороженного готового продукта

Органолептические показатели

внешний вид вкус аромат консистенция

Количество баллов

Котлета куриная 5,0 5,0 5,0 4,9

Примечание. 5 - очень хороший, 4 - хороший, 3 - удовлетворительный, 2 - плохой, 1 - очень плохой.

При органолептической оценке выявлено, что форма изделия сохранена, без трещин, отделение корочки не наблюдается. На разрезе изделие белого цвета, без посторонних включений. Консистенция мягкая, сочная. Продукт имеет приятный аромат, свойственный данному виду продукта. Вкус в меру соленый, без постороннего привкуса. Вследствие замораживания у продукта установлено незначительное ухудшение консистенции.

Вывод

Таким образом, в результате проведенных исследований подобраны способы и режимы замораживания нового продукта из мяса бройлеров с повышенным содержанием пищевых волокон. На основании теплофизических характеристик рассчитана продолжительность замораживания продукта, расчетные и экспериментальные данные совпадают с погрешностью менее 10%. Рекомендованное время замораживания готового продукта из мяса птицы с повышенным содержанием пищевых волокон составляет 15,5-17 мин, при температуре -30 --35 °С со скоростью воздухообмена в камере 9,4 м/с. При размораживании готовый продукт характеризуется хорошими органолептическими показателями, исследуемые микробиологические показатели находятся в пределах, установленных нормативными документами, что свидетельствует о высоком качестве готового продукта и правильно подобранных режимах.

Библиография

1. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы 2.3.2.1324-03 Гигиенические требования к срокам годности и условиям хранения пищевых продуктов.

2. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 021/2011 О безопасности пищевой продукции.

3. Бараненко А.В., Куцакова В.Е., Борзенко Е.И. и др. Примеры и задачи по холодильной технологии пищевых продуктов. Ч. 3. Теплофизические основы. - М.: КолосС, 2004. - 249 с.

4. Бесонов В.В., Байгарин Е.К., Горшунова К.Д. и др. Взаимодействие пищевых волокон с различными функциональными ингредиентами пищи // Вопросы питания. -2012. - № 3. - С. 41-45.

5. Волкова С.А. Передовые технологии замораживания продуктов питания // Мясные технологии. - 2006. - № 6. - С. 16-17.

6. Гущин В.В., Махонина В.Н. Определение мясных индексов качества потрошеных тушек цыплят-бройлеров и их частей // Птица и птицепродукты. - 2010. - № 6. - С. 50-53.

7. Лузан В.Н., Аникина В.А. К вопросу блюда, обогащенного пищевыми волокнами // Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы: материалы-лы VIII Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза: Изд-во АННМО «Приволжский Дом знаний», 2014. -С.55-59.

8. Лузан В.Н., Аникина В.А. Современные подходы использования растительных добавок в пищевой промышленности // Сб. ст. II Междунар. науч.-техн. конф. «Инновационные технологии в пищевой промышленности: наука, образование и производство». - Воронеж, 2015. - С. 216-220.

9. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий: для предприятий общественного питания / авт.-сост.: А.И. Здобнов, В.А. Цыганенко. - Киев: ООО «Изд-во Арий»; М., 2011. - 680 с.

10. СтрингерМ. Охлажденные и замороженные продукты. - СПб.: Профессия, 2004. - 495 с.

11. Уколова Н.Ю. Развитие форм интеграции промышленных предприятий на рынке замороженных продуктов Российской Федерации: дис. ... канд. экон. наук. - 2007. - 201 с.

12. Финин К.С. Новейшие разработки в области замораживания пищевых продуктов в Европе и за ее пределами // Холодильный бизнес. - 2005. - № 6. - С. 48-52.

13. Яблоненко Л.А. Исследование влияния глубокого замораживания на качество рубленых мясных полуфабрикатов: дис. ... канд. техн. наук. - 2008. - 123 с.

Bibliography

1. Sanitary and epidemiologic rules and standard rates 2.3.2.1324-03. Hygienic requirements to expiration dates and storage conditions of foodstuff.

2. Technical Regulations of the Customs Union TR CU 021/2011 "On the food safety".

3. Baranenko A.V., Kutsakova V.E., Borzenko E.I. et al. The examples and problems of food refrigeration technology. Vol. 3. Thermal base. - M.: KolosS, 2004. - 249 p.

4. Besonov V.V., Baigarin E.K., Gorshunova K.D. et al. Fiber interaction with various functional food ingredients // Nutrition issues. - 2012. - N 3. - P. 41-45.

5. Volkova S.A. The advanced technology of freezing foods // Meat Technology. - 2006. - N 6. -P. 6-17.

6. Gushchin V.V., Makhonina V.N. Determination of meat quality indexes of gutted carcasses of broiler chickens and their parts // Poultry and poultry products. - 2010. - N 6. - P. 50-53.

7. Luzan V.N., Anikina V.A. On the question of the dish enriched with food fibers // Food Industry and Agricultural sector: Achievements, Problems and Prospects: Proceedings of the VIIIth International Scientific-Practical Conference. - Penza: "Volga House of Knowledge", 2014. - P. 55-59.

8. Luzan V. N., Anikina V.A. The modern approaches of vegetable additives usage in the food industry // Coll. of proceedings of the IInd International Scientific-Technical Conference "Innovative technologies in the food industry: Science, Education and Production". - Voronezh, 2015. - P. 216-220.

9. The collection of recipes of dishes and culinary products: for catering / Auth.-Ed.: A.I. Zdobnov, V.A. Tsyganenko. - Kiev: LLC "Publishing House of Arius'; M., 2011. - 680 p

10. StringerM. The cooled and frozen products. - SPb.: Profession, 2004. - 495 p.

11. Ukolova N. Yu. The development of forms of industrial enterprises' integration in the market of frozen products of the Russian Federation: dis. ... cand. Econ. Sc. - 2007. - 201 p.

12. Finin K.S. The recent developments in the field of food products' freezing in Europe and beyond // Refrigeration business. - 2005. - N 6. - P. 48-52.

13. Yablonenko L.A. Investigation of the influence of deep freezing on quality of processed meat: dis. ... cand. Techn. Sc. - 2008. - 123 p.