Технологія фаршевих напівфабрикатів з використанням продуктів переробки гідробіонтів: дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.18.16 – Технологія харчової продукції

Abstract

Дисертацію присвячено науковому обґрунтуванню та розробленню технологій фаршевих напівфабрикатів з використанням продуктів переробки гідробіонтів (ФНППГ) та кулінарної продукції з їх використанням. Встановлено, що вирішення проблеми дефіциту повноцінного білка, мінеральних елементів, вітамінів, харчових волокон в раціонах харчування населення України можливо за рахунок створення нових технологій комбінованих продуктів харчування. Перспективним напрямком у створенні комбінованих фаршевих мас є поєднання рослинних продуктів з сировиною тваринного походження, що забезпечує можливість їх взаємного збагачення ессенціальними інгредієнтами, а також дозволяє регулювати склад отриманої продукції у відповідності до основних принципів раціонального харчування. Доведена актуальність та доцільність використання водоростевих добавок цистозіри і ламінарії та гідролізату рибного колагену для створення фаршевих продуктів з метою фортефікації та стабілізації структури. Досліджено функціонально-технологічні властивості трикомпонентних полідисперсних систем для виробництва фаршевих мас. Визначені залежності зміни показників граничної напруги зсуву, вологозв’язуючої здатності і жироутримуючої здатності від співвідношення компонентів. Отримані математичні залежності, що описують процеси зміни показників. Отримані математичні залежності можуть бути використані для вибору оптимальних технологічних процесів перемішування, порціонування, формування під час виробництва напівфабрикатів на основі комбінованих фаршевих мас. Спроектована емульсійна система з гідролізатом колагену риб (ЕСГКР), яка може бути використана як жировий компонент при розробці технологій продуктів функціонального харчування, що забезпечує організм людини поліненасиченими жирними кислотами виду ω-3 і ω-6 у рекомендованому співвідношенні. Визначено що введення добавки Е 471 у кількості до 4…5% у ЕСГКР забезпечує оптимальний інтервал температур застигання й плавлення для засвоєння жирів ЕСГКР організмом людини. Визначено, що гідролізат колагену риб проявляє емульгуючі властивості у складі емульсійних продуктів, тому його використання в кількості 4…7% від водної фракції, дозволяє знизити кількість дефіцитних емульгаторів. Оптимізований рецептурний склад ФНППГ з йодовмісними водоростевими добавками ламінарії і цистозіри. На підставі вимог формули збалансованого харчування та шкали значень органолептичних показників визначений рецептурний склад фаршів, доведено, що раціональний вміст в них водоростевих добавок складає 1,0…2,0%. Оптимізований рецептурний склад фаршевої системи для фаршування млинців, відповідно до вимог харчування військовослужбовців з урахуванням раціонального інтервалу граничної напруги зсуву. Обґрунтовані раціональні технологічні режими перемішування ФНППГ. Встановлено, що найбільш інтенсивне перемішування рецептурних компонентів відбувається протягом перших двох хвилин перебігу процесу, під час яких рівномірність розподілення ключового компоненту на 62…78%. Доведено – раціональна тривалість перемішування напівфабрикатів фаршів складає (5…7)60-1 с за частоти обертання робочого органу 2,8…2,9 с -1 і (4…5)60-1 при частоті – 6,2 с-1 що відповідає достатній рівномірності розподілення ключового компоненту в фаршах при мінімальних затратах часу і відповідно енергії на перемішування. Встановлено, що добавки ЕСГКР і водоростеві добавки цистозіри і ламінарії сприяють підвищенню кріоскопічного інтервалу температур Ткр (на 6,07…24,04%), а при одночасному введенні ЕСГКР і водоростевої добавки ламінарії на 34,47±0,02%. Використання всіх добавок призводить до зменшення частки вологи, що змінює агрегатний стан при заморожуванні, найменше – при введенні ЕСГКР на 1,01±0,01% і найбільше для зразка зі спільним використанням ЕСГКР і ламінарії на 50,71±0,02%. Введення у фаршеву систему ФДМ добавки цистозіри (при заморожуванні) приводить до підвищення значень таких показників, як кріоскопічна температура Ткр (на 10,86±0,02%), кріоскопічний інтервал температур Ткр (на 9,23±0,01%), питома теплота фазового переходу в кріоскопічному інтервалі температур Нкр (на 4,89±0,01%). Додавання водоростевої добавки призводить до зменшення частки вологи, що змінює агрегатний стан при заморожуванні, =0,672 у порівнянні з контрольним зразком (=0,735). Відзначена зміна у зворотну сторону ентропії на 5,13±0,01%. На основі отриманих даних підтверджені криостабілізуючі властивості ЕСГКР і водоростевих добавок у складі комбінованих фаршевих мас. Кріомікроскопічні дослідження дозволили встановити, що водоростева добавка цистозіри призводить до підвищення температури, при якій починається кристалізація основної маси вологи в фарші та на 18,1% знижує інтервал температур, в яких відбувається кристалізація вологи. Встановлено, що після заморожування і відтавання у фаршевих напівфабрикатах з ЕСГКР і водоростевими добавками краще зберігаються великі частинки. Введення ЕСГКР, цистозіри та ламінарії в склад фаршевих мас призводить до зниження втрат середнього розміру часточок після заморожування в 2,12…2,5 рази. Зменшення відсотку крупних часточок після заморожування в зразках з водоростевими добавками зменшується на 23…45%, що свідчить про стабілізацію структури після розморожування. Розроблено технології чотирьох видів ФНППГ. Визначені раціональні значення окремих параметрів і режимів технологічних схем зазначених продуктів. Визначено показники, що характеризують харчову цінність розроблених ФНППГ. Встановлено, що розроблені продукти перевершують контрольні зразки за біологічною цінністю 3,34…29,21% за вмістом харчових волокон на 0,39…7,34%, йоду  в декілька десятків разів, золи  на 0,9…1,07. Білок ФНППГ більше збалансований за амінокислотним складом ніж білок контрольних зразків, і відрізняється підвищеною біологічною цінністю. За вмістом мінеральних елементів і вітамінів розроблені продукти також перевершують контрольні зразки. Лабораторними дослідженнями на біооб’єктах (лабораторних щурах) встановлено, що споживання ФНППГ призвело до зниження на 16,67% порівняно з контрольною групою маси щитоподібної залози, що свідчить про активність її гормонів та достатню кількість йоду у харчовому раціоні. Загальна кількість еритроцитів у тварин піддослідної групи підвищується протягом двох тижнів і місяця в порівнянні з контрольною групою на 4,18% і 7,03% відповідно. Також у тварин, що споживали комбінований фарш до кінця місяця в порівнянні з контрольною групою на 6,49% виросла кількість гемоглобіну та на 4,29% поліпшився кольоровий показник. З аналізу отриманих даних можна зробити висновок, про позитивний влив споживання комбінованого фаршу на гематологічні показники крові експериментальних щурів і загальне підвищення імунітету. Обґрунтовано терміни зберігання фаршевих напівфабрикатів. Лабораторними дослідженнями на біооб’єктах встановлено позитивний влив споживання комбінованого фаршу на гематологічні показники крові експериментальних щурів і загальне підвищення імунітету. Експериментально встановлено, що при одночасному використанні рослинних гідробіонтів і ЕСГКР знижуються витрати маси при тепловій обробці на 9,02…10,83% в порівнянні з контрольними зразками. Виконані дослідження зміни фізико-хімічних, мікробіологічних і органолептичних показників якості ФНППГ під час зберігання. Отримані результати показали відповідність розроблених продуктів прийнятим мікробіологічним нормативам і в сукупності з іншими якісними показниками дозволили встановити терміни зберігання охолоджених ФНППГ за температури 0…2С і відносній вологості повітря 75…78%, на протязі 3 діб, у вакуумному пакуванні – 5 діб, а заморожених  за температури 18С на протязі 2 місяців, а у вакуумному пакуванні – 3 місяці. Визначені напрямки використання ФНППГ у виробництві продукції закладів ресторанного господарства. Розроблені та затверджені «Рекомендації з використання фаршевих напівфабрикатів з використанням продуктів переробки гідробіонтів при виготовлені кулінарної продукції на підприємствах харчової промисловості і в закладах ресторанного господарства». Запропоновані 28 окремих технологій з використанням ФНППГ та розроблені рекомендації з використання фаршевих напівфабрикатів. Проведений комплекс заходів із впровадження результатів дослідження в практику. Запропоновані технології ФНППГ впроваджені в виробничих умовах закладів ресторанного господарства та підпримств харчової промисловості. Встановлено, що впровадження у виробництво запропонованих технологій виробництва фаршевих напівфабрикатів є економічно доцільним.

The dissertation is devoted to the scientific substantiation and development of technologies for minced semi-finished products using hydrobiont processing products (MSHPP) and culinary products using them. It is established that the creation of new technologies of combined food can solve the problem of the lack of high-grade protein, mineral elements, vitamins, dietary fiber in the diets of the population of Ukraine. Combination of plant products with raw materials of animal origin is a promising direction in the creation of combined minced meat due to provision of the possibility of their mutual enrichment with essential ingredients, and also allowing to adjust the composition of the resulting products in accordance with the basic principles of rational nutrition. The relevance and feasibility of using cystoseira and laminaria algae additives and fish collagen hydrolysate for producing stuffed products for fortification and structural stabilization has been proved. The functional and technological properties of three-component polydisperse systems for the production of minced meat are investigated. The dependences of changes in the parameters of the limiting shear stress, water-binding capacity and fat-holding capacity on the ratio of the components are determined. We obtained mathematical dependencies describing the processes of changing parameters. The resulting mathematical dependencies can be used for selecting optimum mixing and portioning processes and for forming composite porcelain masses in the production of semi-finished products. We designed the emulsion system with fish collagen hydrolysate (ESFCH), which can be used as a fat component in the development of technologies for functional food products, provides the human body with polyunsaturated fatty acids of the type ω-3 and ω-6 in the recommended ratio. It was found that the introduction of E 471 supplement in an amount of up to 4...5% in ESFCH provides an optimal range of gelation and melting temperatures for the absorption of ESFCH fats by the human body. It was determined that fish collagen hydrolysate exhibits emulsifying properties in the composition of emulsion products, so its use in the amount of 4...7% of the water fraction allows reducing the amount of deficient emulsifiers. Optimized formulation composition of MSHPP with iodine-containing algal additives cystoseira and laminaria. Based on the requirements of the balanced diet formula and the organoleptic index scale, the formulation composition of the ground of minced semi-finished products has been determined and it has been proved that the rational content of algal additives in them is 1,0 ...2,0%. The recipe composition of the minced system for stuffing pancakes has been optimized according to the requirements of the nutrition of military personnel, taking into account the rational interval of the maximum shear stress. A rationale for technological modes of mixing MSHPP was given. It was found that the most intensive mixing of the prescription components occurs during the first two minutes of the process, during which the uniformity of the distribution of the key component is 62...78%. It was proved – the rational duration of mixing of semi-finished minced meat is (5...7)60-1 s at a speed of rotation of the working body 2,8...2,9 s-1 and (4...5)60-1 at a frequency of 6,2 s-1 corresponding to a sufficient uniformity of the distribution of the key component in the minced meat with minimal time and, accordingly, energy for mixing. It was found that ESFCH supplements and algae cystoseira and laminaria supplements contribute to an increase in the cryoscopic temperature range of Tcr (by 6,07...24,04%), and with the simultaneous administration of ESFCH and laminaria algae supplement by 34,47 ± 0,02%. The use of all supplements leads to a decrease in the proportion of moisture changes in the aggregate state during freezing, less – when introducing ESFCH by 1,01 ± 0,01% and the highest for the sample with the combined use of ESFCH and laminaria by 50,71 ± 0,02%. The introduction of cystoseira (during the freeze) in the stuffing system of pancakes leads to higher values of such indicators as cryoscopic temperature Tcr (by 10,86±0,02%) and cryoscopic temperature range Tcr (by 9,23±0,01%) The specific heat of the phase transition to the cryoscopic temperature range Нcr (by 4,89±0,01%). The addition of an algae additive reduces the moisture content of the frozen unit, = 0,672 compared to the reference sample (  = 0,735). The inverse change in entropy was 5,13±0,01%. On the basis of the obtained data, the cryostabilizing properties of ESFCH and algae supplements in the composition of combined minced meat masses were confirmed. Cryomicroscopic studies have established that the algae cystoseira supplement leads to an increase in the temperature at which the main mass of moisture begins to crystallize in the minced meat and reduces the temperature range at which water crystallization occurs by 18,1%. It was found that after freezing and thawing, large particles are better preserved in minced semi-finished products with ESFCH and algae supplements. The introduction of ESFCH, cystoseira and laminaria into the composition of minced meat masses leads to a decrease in the loss of the average particle size after freezing by 2,12 ... 2,5 times. The decrease in the percentage of large particles after freezing in samples with algae supplements is reduced by 23...45%, which indicates the stabilization of the structure after thawing. Technologies of four types of MSHPP have been developed. The rational values of individual parameters and modes of technological schemes of these products are determined. The parameters characterizing the nutritional value of the developed MSHPP are determined. It was found that the biological value of the developed products exceeds the control samples by 3,34...29,21%; the content of dietary fiber by 0,39...7,34%; iodine-by several tens of times, ash – by 0.9...1.07. The MSHPP protein is more amino acid-balanced than the protein of control samples, and has an increased biological value. In content of mineral elements and vitamins, the products developed also exceed the reference samples. Laboratory studies at bio-sites (lab rats) have shown that MSHPP consumption has led to a 16,67% decrease in thyroid mass compared to the control group, indicating the activity of its hormones and sufficient iodine in the diet. The total number of erythrocytes in animals in the test group increases over two weeks and a month compared to the control group by 4,18% and 7,03% respectively. Also in animals that consumed combined minced semi-finished products by the end of the month compared to the control group there was a 6,49% increase in haemoglobin and a 4,29% increase in color. From the analysis of the data obtained, it can be concluded that the use of combined minced semi-finished products has a positive influence on haematological blood indicators of experimental rats and an overall increase in immunity. The shelf life of minced semi-finished products is justified. Laboratory studies on biological objects have established a positive effect of the consumption of combined minced meat on the hematological parameters of the blood of experimental rats and the overall increase in immunity. It was experimentally established that the simultaneous use of plant hydrobionts and ESFCH reduces the mass consumption during heat treatment by 9,02...10,83% compared to the control samples. Research was carried out on changes in the physico-chemical, microbiological and organoleptic indicators of the quality of the MSHPP during storage. The results showed that the products were in conformity with the adopted microbiological standards and, together with other qualitative indicators, made it possible to determine the shelf life of the refrigerated MSHPP at a temperature of 0...2 С and the relative humidity of the air of 75...78% by 3 days or 5 days in vacuum packaging and for frozen – by 2 months, or 3 months in vacuum packaging. The directions of the use of MSHPP in the products of restaurant establishments are determined. Developed and approved «Recommendations on the use of minced semi-finished products using hydrobiont processing products in the production of cooking products at food industry enterprises and restaurant establishments». 28 separate technologies using MSHPP were proposed and recommendations for the use of minced semi-finished products were developed. A set of measures has been carried out to put the results of the study into practice. The new technologies MSHPP have been introduced to enterprises of agricultural sector and food enterprises. It is established that the introduction of the proposed technologies for the production of minced semi-finished products is economically feasible.