CC BY
124
664.017:637.5.04/.07
СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЯСОРАСТИТЕЛЬНЫХ ПАШТЕТОВ
Л.Е. МАРТЕМЬЯНОВА1, Л.В. АНТИПОВА2
1 Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина,
644008, г. Омск, Институтская площадь, 2; тел./факс: (S8I) 265-0I-8I, электронная почта: [email protected]
2 Воронежский государственный университет инженерных технологий,
S940S6, г. Воронеж, пр-т Революции, I9; тел.: (47S) 255-S7-5I, электронная почта: [email protected]
Разработана методика расчета энергии активации, исследованы предельное напряжение сдвига и энергия активации мясорастительного паштета на приборе структурометр CT-1, рассчитаны значения данного показателя при исследовании паштетной массы на основе свиной печени. Полученные результаты могут быть использованы при оценке структуры и хранимоспособности паштетов.
Ключевые слова: паштет, инструментальный метод исследования, структурно-механические свойства, предельное напряжение сдвига, энергия активации.
В области контроля, регулирования и управления качеством сырья и готовой продукции важная роль отводится инженерной реологии, занимающейся вопросами структурообразования пищевых материалов, изучением структурно-механических свойств, разработкой методов и приборов для их определения [1-3].
Цель настоящей работы - оценка перспектив использования мясорастительных композиций в производстве паштетов на основе реологических и энергетических характеристик.
Объектом исследований была мясорастительная композиция для производства паштета на основе свиной печени с добавкой фасоли. В процессе исследований использовали метод пенетрации и структурометр СТ-1 (НПО «Радиус», Москва).
Наиболее полное представление о качестве продукта дают свойства, определяемые его структурой. При этом важно, чтобы небольшие изменения структуры продукта вызывали существенное колебание тех характеристик, которые определяются с помощью приборов. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют пенетрометр и структурометр, предназначенные для исследований реологических свойств продукта.
Высокую степень корреляции с органолептической оценкой консистенции паштетов имеет показатель предельного напряжения сдвига, измеряемый методом пенетрации путем определения глубины погружения шарового индектора в пробу паштетной массы за 5 с с усилием 1,47 Н (150 г) [2].
Для повышения объективности оценки используют методы измерения структурно-механических свойств сырья и пищевых продуктов.
Принцип работы структурометра СТ-1 основан на измерении воздействия неподвижного инструмента на образец, перемещаемый столиком по вертикали по заданному скоростному закону. Конструкция прибора
состоит из блока управления, измерительной головки и набора сменных инструментов и приспособлений (рис. 1).
Паштетную массу готовили в соответствии с известной технологической схемой и по предварительно подобранной рецептуре, кг/100 кг (без учета потерь):
Печень свиная 40
Свинина полужирная 18
Сухое обезжиренное молоко 4
Фасоль 10
Морковь 4,5
Лук репчатый 3
Базилик фиолетовый 2
Укроп 2
Соль 1,5
Вода 15
Химический состав паштета, %: жир 18,46; белок
22,10; углеводы 2,24; вода 56,1; энергетическая ценность 312,92 ккал.
Рис. 1
Подготовленные бланшированные печень и мясо измельчали на волчке, затем дважды куттеровали. В полученную гомогенную массу добавляли проваренную фасоль, морковь и подпеченный или пассерованный лук, затем сухое обезжиренное молоко, базилик, укроп, поваренную соль и питьевую воду. На линиях колбасного производства массу шприцевали в батоны, которые проваривали или запекали до достижения температуры внутри батона (75 ± 3)°С.
Полученные мясорастительные паштеты представляли собой однородную светло-коричневую массу с мажущейся нерастекающейся консистенцией, имели характерный гармоничный вкус и аромат мясного паштета. Готовую паштетную массу исследовали на струк-турометре СТ-1.
Представляло практический интерес изучение влияния температуры на реологические свойства мясорастительного паштета. Изменение реологических свойств паштетной массы при различных температурных режимах происходит за счет пространственно-температурных структурных изменений в объеме паштетов, а также благодаря динамическому процессу структурообразования.
На рис. 2 представлен график изменения предельного напряжения сдвига (ПНС) мясорастительного паштета при разных температурах, построенный в полулогарифмической системе координат по экспериментальным данным.
Графическая интерпретация полученных результатов указывает на наличие точки перегиба при температуре 35°С, которая характеризует изменение ПНС в паштетной массе, разрушение ее структуры. Данная точка - точка бифуркации В имеет координаты 35°С, 2365 Па.
Для разрыва межмолекулярных связей требуется энергия активации Еа, выделяемая при образовании новых структурных связей. Переход молекул в новое состояние является переходом через потенциальный барьер высотой Еа. Энергию для преодоления потенциального барьера молекулы получают за счет энергии теплового движения. Энергию активации ПНС паштета рассчитывали по формуле Френкеля-Эйринга [1, 4]
0 = А ехр
ЯТ
(1)
где © - предельное напряжение сдвига, Па; А - постоянная, имеющая размерность ПНС (предэкспоненциальный множитель), Па; Еа -энергия активации, Дж/моль; Я - универсальная газовая постоянная, Я = 8,32Дж/(моль ■ К); Т - термодинамическая температура, К.
Прологарифмируем уравнение (1):
(2)
Введем следующие обозначения: у = Ьп(©); а = = Ьп4; Ь = Еа/Я; х = 1/Т.
С учетом этих обозначений получим линеаризованное уравнение регрессии у = а + Ьх. Вычислив коэффи-
10000
а
С
0 1000
1
с
В
18 20 22 25 30 35 40 45 50 60
100
18 20 22 2
Температура, °С
Рис. 2
циенты а и Ь, можно рассчитать предэкспоненциальный множитель А и энергию активации Еа.
Для прогнозирования ПНС исследуемого паштета была предпринята попытка определить вид функциональной кривой изменения ПНС от температуры путем их спрямления. Данная задача была осуществлена посредством выбора полулогарифмической шкалы, что показано на рис. 2. Анализируя полученные графические зависимости в полулогарифмических шкалах, можно сделать вывод, что температура 35°С является критической, при которой меняется темп изменения ПНС. Можно выделить две зоны изменения ПНС: в интервале температур от 18 до 35°С и от 35 до 60°С.
Если для рассматриваемой реакции применимо уравнение Аррениуса (1), то Ьп(©) должен линейно зависеть от 1/Т. Поэтому, если отложить найденные значения к от Т в аррениусовых координатах Ьп(©) = =Д1/Т), то все точки должны уложиться на одной прямой. По наклону этой прямой определяется энергия активации процесса.
Линейный характер полученных нами зависимостей Ьп(©) от 1/Т свидетельствует о корректности данного приближения и позволяет определить значения энергии активации ПНС. На основании математической обработки экспериментальных зависимостей Ьп(©) от 1/Т определены энергии активации ПНС и предэкспоненциальный множитель. Энергия активации ПНС связана с разрывом вторичных связей и временных узлов флуктуационной сетки, поэтому прямолинейный вид зависимости Ьп(©) от 1/Т свидетельст-
Таблица
Температура паштета Экспериментальные значения ПНС Я, Дж/(моль ■ К)
°С т, к о 7 , 0к 0 0, 10-3 Па Ьп(О)
'“'расч;
10-3 Па
18
20
22
25
30
35
40
45
50
60
291
293
295
298
303
308
313
318
323
333
3,436
3,413
3,390
3,356
3,300
3,247
3,195
3,145
3,096
3,003
2,853
2,812
2,781
2,723
2,574
2,365
1,875
1,634
1,443
1,197
1,048
1,034
1,023
1,002
0,945
0,861
0,629
0,491
0,367
0,180
8.314
8.314
8.314
8.314
8.314
8.314
8.314
8.314
8.314
8.314
2,898
2,833
2,770
2,681
2,541
2,414
1,850
1,646
1,470
1,184
* y=0,9629x-R2 = 0,9 2,2469 558
1,2 1,1 1,0 £0,9
5 0,8
0,7 0,6 0,5
3,22 3,27 3,32 3,37 3,42
1000/Т, к'1
Рис. 3
вует об образовании связей одного вида. Величина энергии активации указывает на образование структуры в системе за счет водородных связей.
В таблице приведена последовательная схема определения вспомогательных величин: 1000/7, К-1, Ln(0); для сравнения приведены рассчитанные по модельным формулам значения ПНС.
На основании расчетных данных (таблица) построили графические зависимости Ln(0) =Д1/7) в температурных диапазонах 18-35°С (рис. 3) и 35-60°С (рис. 4).
По расчетным нанесенным точкам в аррениусовой системе координат построили линию тренда (с выводом коэффициента детерминации R2, корень квадратный из которого определяет коэффициент корреляции) и по линейному уравнению тренда определили значения коэффициентов а = - 2,2469 и b = 0,9629 (см. уравнение на рис. 3). Энергия активации ПНС Еа = 8,314 • 0,9629 = 8,01 кДж/моль, предэкспоненци-альный множитель А = exp (-2,2469) = 0,105726469 Па. Модельное уравнение для определения ПНС в первой температурной зоне запишется, с учетом рассчитанных величин, в виде
0 = А exp
RT
0,105726469exp
8,01 ■ 10ч
RT
Па. (3)
Энергия активации ПНС мясорастительного паштета в интервале температур 35-60°С составляет
1000/Г, к
Рис. 4
19,33 кДж/моль, предэскпоненциальный множитель 0,00110049 Па.
ВЫВОДЫ
1. Структурно-механические и энергетические свойства паштетов зависят от ряда факторов: химического состава продукта, геометрических характеристик фасованного паштета, температурных режимов хранения.
2. Переход через критическую температурную точку - точку бифуркации - вызывает структурные изменения в продукте.
3. Параметры точки бифуркации имеют строго индивидуальные характеристики для каждого вида продукта и зависят от физико-химических характеристик ингредиентов, входящих в состав многокомпонентного паштета.
ЛИТЕРАТУРА
1. Косой В.Д. Научные основы совершенствования и оптимизация процессов производства вареных колбас методами инже-нернойреологии: Автореф. дис.... д-ратехн. наук.-М., 1984.-42 с.
2. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1979. - 384 с.
3. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник / Под ред. Ю.А. Мачихина. - М.: Агропромиздат, 1990. - 271 с.
4. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов: Справочник / Под ред. А.В. Горбатова. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. - 296 с.
Поступила 30.12.11 г.
STRUCTURALLY-MECHANICAL AND POWER CHARACTERISTICS OF MEAT VEGETATIVE PASTES
L.E. MARTEMYANOVA\ L.V. ANTIPOVA2
1 Omsk State Agrarian University of name P.A. Stolypin,
2, Institute square, Omsk, 644008; ph./fax: (381) 265-01-81, e-mail: [email protected]
2 Voronezh State University of Engineering Technologies,
19, Revolution av., Voronezh, 394036;ph.: (473) 255-37-51, e-mail: [email protected]
The design procedure of energy of activation is developed, limiting pressure of shift and energy of activation the meat vegetative paste on device ”Strukturometr ST-1” are investigated, values of the given indicator are calculated at paste mass research on the basis of a pork liver. The received results can be used at an assessment of structure and storage capacity pastes. Key words: paste, tool method of research, structurally-mechanical properties, limiting pressure of shift, activation energy.
