Разработка технологии продуктов быстрого приготовления для спасателей

     В соответствии с  данными по ранее проведенным исследованиям, количество вводимого гуммиарабика в рецептуру составило 5 %.

При разработке полуфабриката контрольными образцами служила смесь гречневой  и ячневой круп с добавлением  соли и гуммиарабика.

Опытными образцами служили  выше перечисленные смеси с добавлением животного белка. Основа для продукта вырабатывалась на базе экструдера марки «Berner und Pfleiderer». Температурный интервал для обработки круп без обогащения добавками составил от 168^оС до 184 ^оС, с обогащением –  от 174 ^оС  до 195 ^оС. Интервал давления: без обогащения добавками – от 40 до 60 кг/см², с обогащением – от 28 до 44 кг/см². Интервал показателей режимов экструдирования зависел от вида круп и количества подводимой воды ( 0,5 – 1,0л/ч с шагом 0,25).

В работе определяли органолептические показатели зернового сырья (1); полуфабриката (2); готового продукта (3) – по ГОСТ 8756.1 – 79; напряжение среза (4) и работу резания (5) – на универсальной машине «Инстрон - 1122»; коэффициент взрывчатости (6) – по ГОСТ 15113.4-77; объёмную массу (7)– по ГОСТ 15113.1-77; площадь среза (8); диаметр образца (9); общий химический состав полуфабриката каш быстрого приготовления на инфракрасном анализаторе NIR System 4500/5000 (10); содержание белка (11) – ГОСТ 25011-81; жира (12) – ГОСТ 26183-84; влаги (13) – ГОСТ 9793-74; хлорида натрия (14) – ГОСТ 26186-84; аминокислотный состав (15) - методом ионообменной хроматографии на автоматическом анализаторе фирмы «Биотроник» LC-3001; стойкость суспензии (16); набухаемость (17); активность воды (18);  переваримость белков «in vitro» (19) - ферментативным гидролизом белка по методу Покровского А.А. и Ертанова И.Д; определение содержание водорастворимых веществ (20) – на рефрактрометре; микроструктуру полуфабриката (21) и готового продукта (22) – при консультации д.т.н. Хвыли С.И.; микробиологические показатели полуфабриката (23) и готового продукта (24) - ГОСТ 8756.18-70, инструкция М 1993.01-19/9-11 от 27.07.92, ГОСТ Р 30425-97, ГОСТ 10444.8-88, ГОСТ 10444.9-88, ГОСТ 10444.12-88. Для обработки экспериментальных данных и построения графических зависимостей  использовали программу Excel 2000 для Windows 2000. Математическое моделирование(25) и статистическую обработку экспериментальных данных (26), проводили под руководством д.физ-мат.н. Краснова А.Е и к.т.н. Николаевой С.В. Исследования проводили в 3-х кратной повторности. Общая схема эксперимента приведена на рис. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Общая схема эксперимента.

                                                                                                  

Выработку опытной артии  продуктов быстрого приготовления  осуществляли в условиях лаборатории отдела оборудования и механизации процессов пищевой биотехнологии  ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института пищевой биотехнологии.

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

 

Обоснование  разработки технологии продуктов быстрого приготовления для спасателей. Деятельность всех категорий спасателей при ликвидации чрезвычайных  ситуаций связана со значительными физическими и еще более значимыми нервно-эмоциональными нагрузками, а также осложнена воздействием многочисленных неблагоприятных факторов окружающей среды.

Причины, вызывающие нервно-эмоциональные  нагрузки, имеют, как правило, свои последствия и отражаются на всех системах гомеостаза.

Компенсаторные реакции  при стрессе с самого начала несут  в себе элементы декомпенсации и  истощения  адаптационных резервов. Длительное перенапряжение приводит к  десинхронизации функциональных связей и истощению резервов адаптации. В результате развиваются нарушения гомеостаза: понижение и истощение информационных и энергетических ресурсов, снижение неспецифической резистентности и нарушение иммунитета,  водно-электролитного баланса и т.д. Патологические сдвиги гомеостаза определяются тяжестью и длительностью стресса, а их последствия проявляются как минимум через 6-7 дней, но могут и через много лет. При сопоставлении физиологических эффектов различных по своей природе факторов окружающей среды (климатических, профессиональных, социальных и психологических) установлено, что при своеобразии ответных реакций на каждый фактор наблюдается их наложение. Перегрузки спасателей (длительные и даже кратковременные) влияют на стрессовое состояние  организма,   гомеостаз. Наряду с этим снижение содержания в организме влаги, белка, липидов, витаминов, микро- и макроэлементов также в значительной степени отражается на здоровье спасателей МЧС. При этом необходима компенсация организму энергии, которая поступает вместе с употребляемыми продуктами питания.  На основании проведенного анализа, подтверждена целесообразность создания функциональных продуктов питания для спасателей на основе животного и растительного сырья, обогащенного растворимыми пищевыми волокнами.

 

Использование мер сходства при разработке продуктов питания быстрого приготовления. Одним из основных научных направлений современных биотехнологий является моделирование изучения поведения объекта с помощью его математического описания. При выборе компонентов рецептуры было проведено математическое моделирование, предложенное доктором физ.-мат. наук, профессором Красновым А.Е. в 2001г.

Рассчитывались метрические  и не метрические меры сравнения (сходства) состояний, определяемые различием  между векторами - мерой их близости или сходства. В результате этого были выбраны контрольные образцы, относительно которых рассматривались исследуемые объекты.

 

Обоснование выбора животного сырья. Белоксодержащие препараты применяются при изготовлении всех видов мясных продуктов, выступая в роли белкового обогатителя.

        Учитывая большое содержание белка (80-99%) целесообразно их введение в рецептуры продуктов для спасателей, в том числе продуктов быстрого приготовления.

          В связи с этим была проведена сравнительная оценка наиболее перспективных животных белков на основе плазмы крови, коллагенсодержащего сырья и яичных белков ( табл. 2 ).

Таблица 2

Характеристика белков животного происхождения.

Назва-ние белка	Сырье для производства	Внешний вид	Запах	Мас. доля белка,%	Мас. доля жира,%	Мас. доля влаги, %
Белки на основе плазмы крови
ТИПРО600 С	Из плазмы крови свиней, с содержанием форменных элементов	Порошок с коричневым оттенком	Нейтр.	89	10	8,0
Венпро      95 HV	На основе белка глобина.	Глобиновый порошок	Нейтр.	89,5	0,24	6,8
Белки на основе коллагенсодержащего  сырья
SCANPRO T95	Из свиной шкурки	Порошок тонкой степени  помола	Нейтр.	82,0	10,0	8,0
Коллап-ро	Из говяжьего коллагенсодержащего сырья	волокнистый структуры  беловато цвета	Нейтр.	До 99 %	< 1,0 %	Max 4-6%
Яичный белок
Еврово	Чистый яичный белок	Белый порошок	Нейтр.	78,0	0,3	8,0
Роскар	Чистый яичный белок	Белый порошок	Нейтр.	80,5	0,0	8,0

 

При сравнительной оценке вышеперечисленных белков предпочтение было отдано группе яичных белков,  поскольку по общему содержанию белка и составу заменимых и незаменимых аминокислот они обладают явным преимуществом. Сравнительная характеристика яичных белков приведена в табл. 3

Таблица 3

Использование мер сравнения при  выборе белковой составляющей.

 

 

С помощью мер сходства было выявлено, что сухой яичный белок Роскар (Россия) является наиболее перспективным для возможного использования в рецептуре продуктов быстрого приготовления с введением до 20-30%.

 

Обоснование выбора растительного сырья. Из ранее проведенных исследований в МГУПБ выявлено, что использование термопластической экструзии предусматривает ряд ограничений по содержанию массовой доли влаги, жира, крахмала. Учитывая вышеперечисленные ограничения и задачу максимального обогащения продукта белком, макро- и микро- элементами, было проведено математическое моделирование с использованием мер сходства по выбору круп и их смесей для введения в рецептуру продукта быстрого приготовления. По результатам моделирования была  выбрана смесь ячневой и гречневой крупы в соотношении 1:5.

 

Обоснование выбора растворимых пищевых волокон. На основании ранее проведенных исследований в МГУПБ по использованию растительных пищевых волокон в функциональных продуктах питания была выбрана марка гуммиарабика (Фибрегам В) и процент его введения.

Влияние режимов  термопластической экструзии на показатели качества. На основании ранее проведенных работ в отделе оборудования и механизации процессов пищевой биотехнологии ВНИИПБ и результатов собственных исследований,  определены основные параметры экструзионной обработки для исследуемого экструдата (температура, скорость подачи воды). Диаметр отверстия фильеры составил 3 мм; скорость вращения шнека - 240 об/мин.. Температурный интервал от 168^оС - 195 ^оС. Количество подводимой воды в зону экструдера находилось в интервале  0,5 – 1,0 л/мин с шагом 250 мл. Для каждых видов круп и их смесей были выбраны режимы экструзионной обработки и на их основании при скорости вращения шнека - 240 об/мин., диаметр фильеры 3 мм, температурном интервале от 182 до 185°С было изучено влияние экструзионной обработки на показатели качества полуфабриката (Табл. 4).

Таблица 4

Влияние экструзионной  обработки на показатели качества полуфабриката, обогащенного белковой составляющей.

 

Температура, 0С	Диам. образца, Х 10-3м	Коэф. Взрыв.	Об.масса Х 10-3 кг/л	Площадь среза, Х 10-4 м2	Напр. среза, Па*104	Работа рез. Дж/м2
Контроль 1 (гречка +ячневая крупа+ соль1,5%), 1850С, М ± m	10,43± 1,35	3,48± 0,90	109,1± 2,3	0,73± 0,16	1,68± 0,31	387,10±10,06
Контроль 2 (гречка +ячневая крупа+ соль1,5%+ гуммиарабик 5% 1850С, М ± m	9,48± 1,39	3,16± 0,80	72,2± 1,73	0,60± 0,14	1,73± 0,23	338,07±9,97
Контроль 2 + яичный белок 5% 1820С, М ± m	8,46± 1,25	2,82± 0,85	73,2± 1,76	0,40± 0,12	1,73± 0,26	385,40±10,01
Контроль 2 + яичный белок 10% 1820С, М ± m	8,04± 1,96	2,68± 0,78	74,7± 1,79	0,50± 0,14	1,71± 0,34	385,20±9,91
Контроль 2 + яичный белок 15% 1820С, М ± m	7,64± 1,66	2,54± 0,79	72,4± 1,71	0,43± 0,14	1,72± 0,29	386,64±9,84
Контроль 2 + яичный белок 20% 1850С, М ± m	6,58± 1,63	2,19± 0,90	97,8± 2,25	0,40± 0,19	1,76± 0,28	391,72±9,97
Контроль 2 + яичный белок 25% 1820С, М ± m	7,70± 1,98	2,56± 0,95	87,5± 2,28	0,40± 0,15	1,72± 0,34	387,29±9,89

 

 Исходя из проведенных исследований, для производства продукта быстрого приготовления выбраны следующие режимы: Т - 185°С, подача воды - 0,75 л/мин., скорость вращения шнеков - 240 об./мин. Выявлено, что при выбранном режиме во всех исследуемых образцах по отношению к контролю, уменьшается коэффициент взрывчатости (2,19±0,04) и  увеличивается напряжение среза (1,76±0,05), работа резания (391,72±9,97) и объёмная масса (97,8±2,25) .

 

Основной химический состав полуфабриката. Основной химический состав полуфабриката исследовали на специальном инфракрасном анализаторе NIR System  4500/5000. Содержание массовой доли влаги, белка, жира приведены в таблице 5.              

                                                          

  Таблица 5

Основной химический состав образцов.

 

№,п/п	Описание образца	М. д. влаги, %	М.д. белка, %	М.д.жира,  %
Контроль	Контроль 1	8,17±0,98	13,93±1,13	0,61±0,03
	Контроль 2	6,79±0,85	13,65±1,11	0,61±0,04
Опыт 1	Греч. крупа + ржаная мука	8,91±0,97	13,93±1,09	0,69±0,04
	Греч. крупа + манная крупа	8,68±1,12	13,65±1,01	0,84±,0,02
	Греч. крупа + пшеничная  крупа	8,07±1,22	14,23±1,17	0,71±0,03
	Греч. крупа + ячневая  крупа	9,17±1,36	14,85±1,14	0,77±0,02
Опыт 2	Образец 1 смесь 5% белка	5,95±1,22	18,49±1,16	0,91±0,02
	Образец 2 смесь 10% белка	5,89±0,95	20,54±1,17	0,99±0,01
	Образец 3 смесь 15% белка	5,99±1,69	22,75±1,19	0,67±0,03
	Образец 4 смесь 20% белка	4,34±1,12	24,76±1,19***	0,61±0,03
	Образец 5 смесь 25% белка	5,11±1,11	26,83±1,21	0,52±0,02