Россия
Россия
Проанализированы процесс и технология изготовления продуктов быстрого питания из комбинированного рыбного и растительного сырья. Описаны свойства основных и вспомогательных видов сырья, входящих в рецептурный состав снеков, определен химический состав изготовленной продукции. Рассматриваются способы усовершенствования конструкции одношнекового экструдера с целью снижения негативного теплового воздействия на перерабатываемое термолабильное сырье. Полученные кинетические зависимости обусловили разработку оптимальных режимов работы модифицированной экструзионной установки. Установление кинетических зависимостей позволило задать режимы работы одношнекового экструдера и определить коэффициент расширения экструдата, зависящий от площади выходного отверстия экструзионной головки. Выявлены оптимальные параметры технологии экструзии многокомпонентной смеси, способствующие установлению требуемых показателей хрустящих снеков пористой структуры с коэффициентом расширения до 300 %. Полученные теоретические и экспериментальные данные позволили разработать способ производства новых экструдированных снеков, рецептура которых включает побочные продукты с повышенной пищевой ценностью и низкой себестоимостью. Определен массовый состав четырех рецептур рыборастительных снеков на коллагеновой основе. Исследованы реологические свойства разработанной продукции. Представлены лепестковые диаграммы качества снеков и экономика их производства.
рыба, коллаген, снеки, рецептуры, реология, качество, экономические показатели
Введение
Воронежские ученые и специалисты оптимизировали режимы обезвоживания и охлаждения хлопьев в зависимости от температуры и скорости сушильного агента [1]. В Краснодарском кооперативном институте проводятся исследования по усовершенствованию технологии и рецептур рыбо-растительных снеков [2]. Коррекцию состава снеков можно осуществлять с помощью правильно подобранных пищевых добавок [3]. Высокий авторитет имеет научно-педагогическая школа Орловского государственного технического университета по разработке продуктов функционального назначения [4]. Товароведные характеристики новых продуктов питания, обогащенных функциональными добавками, сформулированы сотрудниками Российского экономического университета имени Г. В. Плеханова [5].
Развитие снековой индустрии в качестве объектов производства малых и средних предприятий имеет большие перспективы [6]. Отечественное машиностроение призвано совершенствовать экструзионную технику, теоретические основы которой заложены в трудах специалистов в области процессов и аппаратов [7]. Большие наработки имеются по совершенствованию технологии производства экструдированных продуктов. Паштетные рыбные массы являются важной составной частью рыборастительных снеков [8]. Снековые изделия относятся к продуктам быстрого питания и высоко востребованы у спортсменов, студентов и работников офисов [9]. Освоена технология многокомпонентных, высококалорийных орехово-зерновых сухих завтраков [10, 11]. На кафедре «Технология товаров и товароведение» Астраханского государственного технического университета выполнено исследование по формированию и оценке потребительских свойств овощных чипсов с использованием пребиотических веществ [12–14]. Организовано производство хрустящих необжаренных ломтиков с добавлением лактулозы и СО2-экстрактов.
Выполненный краткий обзор литературы по производству рыборастительных продуктов позволил отобрать рациональные решения для получения рыборастительных снеков.
Для конструирования сбалансированных по составу рецептур рыборастительных снеков предложено оптимальное сочетание коллагенсодержащего рыбного сырья, зернового и овощного сырья, пищевых добавок.
Материалы исследования
В работе использовали вторичные коллагенсодержащие рыбные ресурсы. Также в рецептуру снеков дополнительно введена подсырная сыворотка и структурообразователь хитозан. Из растительного сырья в состав исходных рецептур снеков включали зерно, овощи, СО2-экстракты, легкую воду по ТУ 20.13.61-492-02067862-2020 (с учетом разницы в температуре замораживания протиевой воды 0 °С и дейтериевой воды +3,8 °С).
Для снижения уровня теплового воздействия на термолабильное растительное сырье в последнюю секцию экструдера предложено вводить жидкий диоксид углерода под давлением до 4 МПа.
Характеристика полученных экстрактов приведена в ТУ 10.89.15-478-02067862-2019 «СО2-экс-тракты из зернового и орехового сырья», разработанного в Кубанском государственном технологическом университете.
Результаты исследований
Апробация предложенных технологических решений проведена на предприятии ООО «Южная снековая компания» (г. Краснодар).
Основным оборудованием, применяемым в производстве рыборастительных снеков, является модернизированный экструдер с подкачкой диоксида углерода давлением до 4,0 МПа. Перед запуском экструдера его в течение часа прогревали. Затем в приемный бункер экструдера загружали 3–4 кг увлажненных до 23–24 % влаги орехов и при открытой задвижке лотка направляли смесь сырья на обработку. Машина работала при температуре 170–180 °С. Загруженную в экструдер смесь нагревали с постепенным повышением температуры смеси по зонам экструдера от 60 до 110 °С и последующим снижением температуры за счет подачи СО2 до 30 °С.
На рис. 1 приведена схема модернизированного экструдера с СО2-подкачкой.
Рис. 1. Схема модернизированного экструдера с СО2-подкачкой: 1 – экструзионная головка;
2 – каналы охлаждения; 3 – каналы нагревания; 4 – бункеры для сырья; 5 – выход влаги; 6 – зона подачи;
7 – зона пластификации; 8 – зона выгрузки
Fig. 1. Layout of a modernized extruder with CO2 pumping: 1 – extrusion head; 2 – cooling channels; 3 – heating channels;
4 – bunkers for raw materials; 5 – moisture outcome; 6 – feed zone; 7 – plasticization zone; 8 – unloading zon
Определены температурные зависимости, позволившие разработать оптимальные режимы работы модифицированной экструзионной установки, связать значения температуры и давления в предматричной зоне одношнекового экструдера, вычислить коэффициент расширения экструдата в зависимости от площади выходного отверстия экструзионной головки в пределах 2,0–2,8 · 10–4 м2.
На рис. 2 приведено оборудование для производства рыборастительных снеков.
Рис. 2. Оборудование для производства рыборастительных снеков: 1 – экструдер с СО2-подкачкой;
2 – сборник; 3 – транспортер; 4 – устройство для нанесения глазури
Fig. 2. Equipment for producing fish and vegetable snacks: 1 – extruder with CO2 pumping;
2 – collector; 3 – conveyor; 4 – glazing device
Пластинки рыборастительных снеков из экструдера 1 резервируются в сборнике 2 и на транспортере 4 поступают в устройство для нанесения глазури 5.
Глазурь представляет собой тонкий слой растительного масла и СО2-экстрактов (в зависимости от ассортимента). Затем готовые пластинки подаются на фасовку и упаковку.
Экструзионный способ обработки сырья с СО2-подкачкой позволяет создавать новые продукты, пористые внутри и гладкие снаружи. Измельченные в порошок продукты смешиваются с диоксидом углерода и инжектируются в камеру низкого давления, и порошок переходит в мелкодисперсное состояние за счет резкой эвакуации углекислого газа из каждой частицы порошка.
В табл. 1 приведены рецептуры рыборастительных снеков.
Таблица 1
Table 1
Состав рецептур рыборастительных снеков, %
Composition of formulations for fish and vegetable snacks, %
|
Используемое сырье |
Рецептура 1 |
Рецептура 2 |
Рецептура 3 |
Рецептура 4 |
|
Коллагенсодержащее рыбное сырье |
37,0 |
38,0 |
40,0 |
34,0 |
|
Крахмал кукурузный |
2 |
3 |
2 |
2 |
|
Мука гречневая |
20,0 |
30,0 |
32,0 |
25 |
|
Картофельное пюре сухое |
8 |
7 |
6 |
5 |
|
Порошок из грецких орехов |
7 |
– |
– |
8 |
|
Порошок из рыбных костей |
– |
– |
6 |
4 |
|
СО2-экстракт черного тмина |
0,001 |
0,003 |
0,005 |
0,004 |
|
Сухая подсырная сыворотка |
6,5 |
8,0 |
5,0 |
4,0 |
|
СО2-шрот амаранта |
3,5 |
4,9 |
5,5 |
4,0 |
|
Хитозан |
0,4 |
0,3 |
0,5 |
0,3 |
|
Легкая вода на гидратацию |
до 100 % |
до 100 % |
до 100 % |
до 100 % |
Органолептическая оценка рыборастительных снеков соответствовала 4,5–4,7 баллам по пятибалльной шкале. В табл. 2 приведены реологические показатели экструдированных снеков.
Таблица 2
Table 2
Реологические показатели рыборастительных снеков
Rheological parameters of fish and vegetable snacks
|
Показатели |
Рецептура 1 |
Рецептура 2 |
Рецептура 3 |
Рецептура 4 |
|
Набухаемость, мг/г |
7,2 |
7,0 |
6,5 |
6,0 |
|
Водоудерживающая способность, % |
142 |
135 |
131 |
120 |
|
Насыпная масса, г/см3 |
85 |
80 |
87 |
84 |
|
Массовая доля жира в сухом веществе, % |
10 |
12 |
8 |
7 |
|
Массовая доля влаги в продукте, % |
7 |
8 |
9 |
9 |
Согласно данным табл. 2 изготовленные рыборастительные снеки обладают высокими реологическими свойствами.
На рис. 3 приведены лепестковые диаграммы, отражающие основные характеристики качества изготовленных рыборастительных снеков.
Рис. 3. Диаграммы характеристик качества рыборастительных снеков
Fig. 3. Diagrams of quality characteristics of fish and vegetable snacks
Согласно полученным диаграммам лучшие характеристики качества имеют снеки, изготовленные по рецептурам № 1 и 2.
В табл. 3 приведены экономические показатели производства рыборастительных снеков.
Таблица 3
Table 3
Экономические показатели производства рыборастительных снеков
Economic indicators of fish and vegetable snacks production
|
Показатели |
Рецептура 1 |
Рецептура 2 |
Рецептура 3 |
Рецептура 4 |
|
Прибыль, руб. |
70 |
68 |
66 |
74 |
|
Себестоимость, руб./кг |
283 |
276 |
270 |
265 |
|
Цена, руб./кг |
353 |
344 |
336 |
339 |
|
Рентабельность, % |
20,6 |
20,2 |
20,1 |
23,2 |
В соответствии с данными в табл. 3 производство новых рыборастительных снеков рентабельно.
Заключение
Полученные теоретические и экспериментальные данные обусловили разработку способа производства новых рыборастительных снеков, в состав которых входит коллагенсодержащее рыбное сырье и пищевые добавки.
Усовершенствована конструкция одношнекового экструдера за счет подвода к заключительной части аппарата диоксида углерода под давлением до 4,0 МПа. Это нововведение позволило снизить температурную нагрузку на сырье, сократить продолжительность обработки продукции и повысить ее качество.
Выявленные в ходе исследования температурные зависимости привели к созданию оптимальных режимов работы модифицированной экструзионной установки, в результате чего появилась возможность связать значения температуры и давления в предматричной зоне одношнекового экструдера и определить коэффициент расширения экструдата в зависимости от площади выходного отверстия экструзионной головки в пределах 2,0–2,8 · 10–4 м2.
Установление оптимальных параметров технологии экструзии многокомпонентной смеси способствовало получению расширенных снеков с хрупкой структурой и коэффициентом расширения до 300 %.
1. Афанасьев В. А., Остриков А. Н., Богомолов И. С. Исследование процесса сушки и охлаждения плющенных хлопьев // Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений: материалы IX Междунар. науч.-техн. конф. (Воронеж, 01-02 июля 2021 г.). Воронеж: Изд-во ВГУИТ, 2021. С. 483-487.
2. Горбунова А. Н., Косенко О. В., Деренкова И. А. Усовершенствованная технология и рецептуры рыборастительных снеков // Совершенствование технологии консервирования сырья растительного и животного происхождения: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Краснодар, 18 мая 2021 г.). Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2021. С. 38-41.
3. Грибова Н. А., Елисеева Л. Г. Технология получения биологически активных добавок к пище на основе нового переработанного ягодного сырья // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2022. № 75 (3). С. 325-333.
4. Евдокимова О. В. Методология создания и продвижения на потребительский рынок функциональных пищевых продуктов: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Краснодар, 2011. 40 с.
5. Елисеева Л. Г., Симина Д. В., Осман А. Д. Новые виды продуктов для здорового питания с высоким содержанием функциональных ингредиентов // Товаровед продовольственных товаров. 2021. № 4. С. 299-304.
6. Зотова Л. В. Развитие производства снеков // Инновационные технологии, оборудование и добавки для переработки сырья животного происхождения: материалы Междун. науч.-практ. конф. (Краснодар, 26 января 2018 г.). Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2018. С. 241-247.
7. Иночкина Е. В., Каминир О. Н., Касьянов Г. И., Медведев А. М., Мишкевич Э. Ю. Развитие техники и технологии экструдированных снеков // Совершенствование технологии консервирования сырья растительного и животного происхождения: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Краснодар, 18 мая 2021 г.). Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2021. С. 17-21.
8. Касьянов Г. И., Золотокопова С. В., Неваленная А. А., Лебедева Е. Ю. Технология и оборудование рыборастительных паштетов // Развитие современной науки и технологий в условиях трансформационных процессов: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. (Москва, 29 июля 2022 г.). М.: Алеф, 2022. С. 285-291.
9. Косенко О. В., Медведев А. М., Запорожская С. П., Шубина Л. Н., Вальенте Моранте О. Р. Особенности технологии продуктов быстрого питания // Инновации в индустрии питания и сервисе: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. (Краснодар, 27 ноября 2020 г.). Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2020. С. 605-608.
10. Медведев А. М. Высокоэффективные, прорывные технологии орехово-зерновых сухих завтраков // Совершенствование технологии консервирования сырья растительного и животного происхождения: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Краснодар, 18 мая 2021 г.). Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2021. С. 95-101.
11. Медведев А. М. Разработка технологий многокомпонентных орехово-зерновых сухих завтраков: автореф. дис. … канд. техн. наук. Краснодар, 2022. 24 с.
12. Неваленная А. А. Формирование и оценка потребительских свойств картофельных чипсов с использованием пребиотического вещества: автореф. дис. … канд. техн. наук. Краснодар, 2019. 24 с.
13. Неваленная А. А. Анализ современных методов продажи. Тенденции развития // Материалы 66-й Междунар. науч. конф. Астрахан. гос. техн. ун-та (Астрахань, 25-29 апреля 2022 г.). Астрахань: Изд-во АГТУ, 2022. С. 635-636. URL: http://www.astu.org/Content/Page/5833 (дата обращения: 01.11.2022). 1 CD-диск.
14. Неваленная А. А., Долганова Н. В., Мижуева С. А. Изучение спроса потребителей на картофельные чипсы в настоящее время в торговых организациях города Астрахани // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Экономика. 2014. № 3. С. 62-66.
