Введение к работе
Актуальность темы. Применение сонохимических воздействий в технологиях продуктов питания привлекает все возрастающее внимание их производителей. Число публикаций по этой тематике в патентной и научной литературе ежегодно растет.
Ультразвуковая сонохимия - это молодая область знаний, которая официально стала самостоятельной частью химии высоких энергий совсем недавно. Исследования сонохимического явления - кавитационной дезинтеграции, начатые проф. И. Хинтом (Эстония), в настоящее время развиваются по двум направлениям. Первое - основано на гидродинамической кавитации и осуществляется в роторно-импульсных аппаратах; второе -базируется на акустической кавитации и осуществляется в проточных ультразвуковых реакторах. В первом из них при больших производительностях процесса в обрабатываемых средах развивается меньшая по величине эрозионная мощность кавитации, а во втором -наоборот.
Разработке первого научного направления посвящены работы Юдаева В.Ф., Промтова М.А; второе научное направление развивают в своих работах Рогов И.А., Шестаков С.Д., Шленская Т.В., Красуля О.Н., Тихомирова Н.А., Хмелев В.Н., М. Ашоккумар (Австралия),Т.МаІ80п (Великобритания), J.Suslik (США) и др.
Связывание воды с пищевыми биополимерами - их гидратация - одна из важнейших проблем пищевой индустрии. Производители мясных и хлебобулочных изделий, например, добавляют к основному сырью, свыше четверти воды по массе. Исключением не является и производство мясных полуфабрикатов в системе общественного питания, в их рецептуру входит от 5% до 20% воды. Новым направлением в производстве рубленых полуфабрикатов в системе общественного питания является использование технологии мокрого посола.
Основы сонохимической теории гидратации белков животного происхождения впервые в России были изложены в работах Рогова И.А., Шестакова С.Д. Шленской Т.В., Красули О.Н. и др. Их исследования проводились в мясной промышленности и были связаны с применением методов сонохимии при производстве вареных колбасных изделий. В системе общественного питания исследований по этой тематике в доступной литературе не обнаружено. В связи с чем, можно полагать, что проведение исследований по использованию сонохимических воздействий в технологиях общественного питания является актуальным научным направлением.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилась разработка технологии производства мясных рубленых полуфабрикатов с применением сонохимических воздействий для системы общественного питания.
Для реализации цели были решены следующие задачи:
оценить воздействие сонохимической обработки на степень диссоциации пищевых электролитов;
определить режимы работы кавитационного реактора (интенсивность ультразвука, диапазон энергии и производительность), обеспечивающие оптимальное качество обработанных рассолов и , как следствие, мясных рубленых полуфабрикатов;
исследовать влияние гидратации сонохимически обработанного рассола на терморезистентность биологически ценных компонентов, содержащихся в полуфабрикатах из рубленого мяса;
исследовать закономерность процесса связывания сонохимически обработанного рассола с измельченным мясным сырьем, имеющим дефекты автолиза;
разработать рецептуру, технологию и проект нормативной документации по производству мясных рубленых полуфабрикатов с применением сонохимически обработанных рассолов для системы общественного питания;
Научная новизна работы. На основании результатов диссертационных исследований определена величина амплитуды звукового давления в сонохимическом реакторе, ниже которой в обрабатываемых рассолах не образуются перекисные соединения в количествах, способных изменить их перманганатную окисляемость;
Установлен ранее неизвестный факт значимого повышения терморезистентности биологически активных компонентов мясного сырья при его гидратации рассолом, подвергнутого сонохимической обработке в ультразвуковом кавитационном реакторе, что позволяет сохранять термически нестойкие вещества, обладающие высокой пищевой ценностью и формирующие вкус и аромат полуфабрикатов, выпускаемых в системе общественного питания;
Впервые предложено вводить повышающие рН мяса смеси фосфатных солей в состав рассолов, подвергнутых сонохимической обработке перед посолом мясного сырья, что позволяет снизить содержание фосфатов в продукте без уменьшения, получаемого водоудерживающего эффекта;
Выведена и экспериментально подтверждена математическая зависимость, комплексно описывающая взаимосвязь количества воды из сонохимически обработанного рассола, связываемой мясным сырьем в процессе гидратации от содержания в нем белка, степени измельчения и величины рН.
Практическая значимость. Определены технологические параметры: интенсивность и необходимое количество энергии ультразвука, а также выбран технологический режим сонохимической обработки рассола для мясных рубленых полуфабрикатов, производимых в системе общественного питания. Они оформлены в виде трех запатентованных изобретений, что свидетельствует об их промышленной применимости. (Патенты РФ №2402909, №2422198, положительное решение по заявке №2010144303 от 07.09.2011г.)
Получена математическая зависимость, по которой разработаны технологические режимы посола мяса обработанным в кавитационном реакторе рассолом с учетом экономии мясного сырья.
Разработан способ увеличения терморезистентности эссенциальных компонентов сырья при термообработке продуктов из рубленого мяса, придающих им вкус, аромат и пищевую ценность, что позволит рационально использовать специи, пряности, пищевые добавки и улучшит потребительские свойства мясопродуктов.
Сформулированы требования к технологии производства рубленых полуфабрикатов с использованием сонохимического воздействия на посолочные рассолы, которые предусматривают сокращение уровня использования водоудерживающих добавок (например, фосфатов) и соли поваренной. Они оформлены в виде "Технологической инструкции по приготовлению рассолов под воздействием ультразвуковой кавитации и порядку их использования в производстве продуктов и полуфабрикатов из измельченного мяса" (ТИ 9210-001-88788390-11).
Апробация работы. Разработанная технология и ее соответствующее аппаратурное оформление демонстрировалась на Международных выставках: «Лабэкспо - 2009» и
«Агропродмаш - 2010». Экспонаты были удостоено дипломов и двух золотых медалей. Результаты исследований по теме диссертации докладывались на VII международной научно-практической конференции "Новейшие достижения европейской науки - 2011" (София, 2011), IV международной научно-практической конференции "Перспективы производства продуктов питания нового поколения" (г. Омск, 2011), на XXIV Сессии РАО, совмещенной с сессией Научного Совета РАН по акустике в филиале Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН ( г. Саратов, 2011г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ (из них 2 - в рецензируемых журналах ВАК РФ), получены патенты РФ №2402909 и №2422198, а также поданы в Роспатент две заявки на изобретения №2010126334, №2010144303, на первую из них получено решение о выдаче патента на изобретение от 07.09.2011г.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, а также списка литературы, и приложений. Текст диссертации изложен на 119 страницах, содержит 19 таблиц и 21 рисунков. Список использованной литературы содержит 149 наименований, из них 28 публикаций иностранных авторов.
