Удосконалення технології напівфабрикатів кулінарних з використанням нетрадиційної білоквмісної сировини

Abstract

Метою дисертаційної роботи є удосконалення напівфабрикатів у тістовій оболонці, шляхом внесення рослинної білоквмісної сировини. У першому розділі дисертаційної роботи проведено аналіз літературних джерел за тематикою дослідження. Розглянуто структуру ринку заморожених напівфабрикатів. За результатами аналізу виявлено, що найбільшу частку займають продукти у тістовій оболонці. За результатами проведеного аналізу видно, що удосконалення саме цієї групи продуктів є актуальним. Результати літературних пошуків виявили, що використання рослинної інгредієнтів у складі м’ясних та м’ясомістких напівфабрикатів показує позитивний вплив при формуванні технологічних показників продукту. Для удосконалення рецептур м’ясних продуктів перспективним рішенням є використання нетрадиційної білоквмісної сировини. У сучасній м’ясопереробній галузі широко використовується сировина різноманітного походження для удосконалення продуктів. Однією з перспективних білоквмісних культур є коноплі. Продукти переробки їх насіння мають високий вміст амінокислот та поєднуються у м’ясомістких продуктах з покращенням їх функціонально-технологічних властивостей. Процес заморожування при виробництві напівфабрикатів впливає на зміни функціонально-технологічних та структурно-механічних властивостей. Нівелювання цих змін можливе за рахунок використання кріопротекторів. Проведено оцінку впливу на показники напівфабрикатів рослинних інгредієнтів та кукурудзяного крохмалю. У свою чергу використання білоквмісної сировини потребує пошуку способів її гідратації. Завдяки зміщенню ізоелектричої точки білка наповнювачів дозволяє покращувати вологозв’язуючу здатність. У зв’язку з цим використання аноліту та католіту є перспективним для можливості активації білка в складі напівфабрикатів. У другому розділі дисертації обґрунтовані використані методики для аналізу сировини та готової продукції. Для визначення функціонально- технологічних показників застосовані фізико-хімічні та інструментальні методи аналізу. Визначення фракцій білка проведено спектрометричним методом, що дозволяє точно визначити його фракційний склад. Для оцінки консистенції білоквмісної сировини та фаршевих систем використовувались реологічні методи дослідження. Оцінка органолептичних показників проводилась шляхом сліпої дегустації, що дозволяє оцінити зовнішні, смакові та ароматичні властивості продукту за допомогою органів чуття. Для оцінки показників безпечності використовувались мікробіологічні методи досліджень. У процесі досліджень визначалось загальне мікробіологічне забруднення та вміст патогенних мікроорганізмів. Термографічний аналіз проводили за допомогою дериватографії, що дозволяє оцінити зміни у продукті під час нагрівання. Розроблено загальний план досліджень, що включав наступні етапи: теоретичний етап, аналіз літературних джерел за тематикою дисертаційної роботи; формування мети і завдань дослідження; експериментальні дослідження; промислову апробацію на м’ясопереробному підприємстві; висновки. У третьому розділі дисертаційної роботи проведено дослідження продуктів перероблення насіння конопель та кукурудзяного крохмалю з урахуванням можливості подальшого використання у рецептурах напівфабрикатів кулінарних. Проведено дослідження функціонально-технологічних показників модельних фаршів з використанням рослинної білоквмісної сировини з різними видами м’ясної сировини. Першим етапом цього дослідження було визначення основних функціонально-технологічних показників продуктів переробки насіння конопель з різним ступенем гідратації. Проведено дослідження зразків борошна та протеїну з насіння конопель при гідратації 1:1; 1:2; 1:2,5 та 1:3. Доведено, що гідратації сировини у співвідношенні більше 1:2 знижує вологозв’язуючу та емульгуючу здатність сировини, а прогрівання зразків на водяній бані не дає значного впливу на їх покращення. Визначено, що гідратації 1:1,5 та 1:2 дозволяє отримати системи з гарними реологічними показниками. Дослідження кукурудзяного крохмалю за фізико-хімічними показниками та хімічним складом вказують на значні перспективи використання даної сировини у складі напівфабрикатів кулінарних. Проведено дослідження використання протеїну та борошна з насіння конопель при виробництві заморожених напівфабрикатів у тістовій оболонці та фрикадельок. Як основну сировину для виробництва обрано: яловичину, свинину, біле та червоне м’ясо курчат-бройлерів. За результатами дослідження доведено, що використання 20 % гідратованих продуктів з насіння конопель дає змогу покращити функціонально-технологічні та реологічні показники продукту порівняно з контрольною рецептурою з використанням свинини та яловичини. Визначено, що заморожування напівфабрикатів без тістової оболонки знижує показники. За результатами досліджень доведено, що активність води у досліджуваних продуктах знаходиться в межах 0.951-0,967 одиниць активності води. За результатами досліджень доведено, що поєднання продуктів переробки насіння конопель з білим м’ясом курчат-бройлерів дозволяє отримати фаршеві системи на функціонально-технологічні показники яких не впливає кріогенна обробка. Проведено дослідження удосконалених рецептур напівфабрикатів у тістовій оболонці використанням в рецептурі кукурудзяного крохмалю таелектрохімічно активованої води. Для досліджень було розроблені 10 дослідних рецептур з яких 2 слугували контролем. У дослідних рецептурах змінювалась частка кукурудзяного крохмалю та борошна або протеїну з насіння конопель і спосіб їх гідратації (використання аноліту або католіту). Визначено, що використання кукурудзяного крохмалю дозволяє зменшити ефект виморожування фаршів, шо вказує на його кріопротекторну здатність. Використання кукурудзяного крохмалю дозволяє забезпечити високу вологозв’язуючу здатність продукті та знизити активність води у напівфабрикатах. Визначено, що аноліт та католіт не мають значного впливу на pH фаршу та тіста систем. Емульгуюча здатність та пластичність фаршевої начинки після розморожування показує вищі значення в удосконалених рецептурах. Дослідження виходу готового продукту доводить збільшення цього показника при використанні кукурудзяного крохмалю. Найбільший вихід демонструють зразки з використанням католіту та 15 % кукурудзяного крохмалю. За результатами термографічного аналізу визначено, що використання католіту у напівфабрикатах сприяє отриманню термостабільних систем. Використання аноліту має кращу бактерицидну дію на напівфабрикати у тістовій оболонці. Важливим етапом досліджень є визначення органолептичних показників та харчової цінності продукту. В результаті проведення дегустації підтверджено високу бальну оцінку розроблених рецептур. За результатами досліджень амінокислотного складу напівфабрикатів доведено, що використання кукурудзяного крохмалю зменшує частку білка в продукті, але залишає достатньо високий амінокислотний СКОР. Досліджено зміни функціонально-технологічних показників напівфабрикатів та оцінка якості жиру після 12 місяців зберігання. Отриманий продукт зберігали у вакуумному пакування протягом 12 місяців при -18 ºC. Проведені дослідження показують незначне зниження вмісту вологи після розморожування. При цьому вологозв’язуюча здатність в усіх зразках залишилось на рівні 100 %, що вказує на отримання кулінарних напівфабрикатів зі стабільними функціонально-технологічними показниками при тривалому зберіганні. Значення pH у фаршевих системах після зберігання стабілізувалось на рівні 5,8 — 5,75. Також відбулось незначне зниження активності води у напівфабрикатах. Проведено оцінку якості жиру у фаршевих начинках за значенням пероксидного та кислотного чисел. За результатами оцінки визначено, що після 12 місяців зберігання фаршеві системи за досліджуваними показниками знаходяться в межах продуктів умовно придатних до вживання. Ці данні свідчать про антиоксидантний ефект використання електрохімічно активованої води та рослинної сировини використанні в складі напівфабрикатів у тістовій оболонці. Результатами досліджень доведено, що для протеїну з насіння конопель кращою є активація анолітом, а для борошна католітом. Проведено оптимізаційне моделювання рецептур та дослідження в плані повного факторного експерименту комбінації білоквмісної сировини, структуроформуючої та електрохімічно активованої води на функціонально- технологічні показника напівфабрикатів у тістовій оболонці. Складено удосконалену технологію виробництва напівфабрикатів у тістовій оболонці. Отримано проєкт технічних умов та технологічної інструкції на розроблені напівфабрикати. Проведено промислову апробацію розроблених рецептур шляхом виробництва партії напівфабрикатів за удосконаленою технологією на підприємствах СФГ «Калина», ПП «Юник», ПП «Маршалок» ТОВ «УПГ-ІНВЕСТ». За результатами досліджень підтверджено можливість отримання кулінарних напівфабрикатів високої якості з використанням продуктів переробки насіння конопель. The dissertation work aims to improve semi-finished products in the dough shell by introducing vegetable protein-containing raw materials. The first chapter of the dissertation analyzes the literature on the subject of the study. The structure of the frozen semi-finished products market is considered. The results of the analysis revealed that the largest share is occupied by products in a dough shell. The results of the analysis show that the improvement of this particular group of products is relevant. The results of literature searches have shown that the use of vegetable ingredients in meat and meat-containing semi-finished products has a positive effect on the formation of technological indicators of the product. To improve meat product formulations, the use of non-traditional protein-containing raw materials is a promising solution. In the modern meat processing industry, raw materials of various origins are widely used to improve products. One of the most promising protein-containing crops is hemp. Hemp seed products have a high content of amino acids and are combined with meat-containing products to improve their functional and technological properties. The process of freezing in the production of semi-finished products affects changes in functional, technological structural and mechanical properties. Levelling these changes is possible through the use of cryoprotectants. The influence of vegetable ingredients and corn starch on the parameters of semi-finished products was evaluated. In turn, the use of protein-containing raw materials requires finding ways to hydrate them. By shifting the isoelectric point of the protein, fillers can improve the moisture binding capacity. In this regard, the use of anolyte and catholyte is promising for the possibility of protein activation in semi-finished products. The second chapter of the thesis substantiates the methods used to analyse raw materials and finished products. Physicochemical and instrumental methods of analysis were used to determine functional and technological parameters. The determination of protein fractions was carried out by the spectrometric method, which allows us to accurately determine its fractional composition. Rheological methods were used to assess the consistency of protein-containing raw materials and minced systems. The organoleptic characteristics were assessed by blind tasting, which allows us to evaluate the external, taste and aroma properties of the product using the senses. Microbiological research methods were used to assess the safety indicators. The research determined the total microbiological contamination and the content of pathogenic microorganisms. Thermographic analysis was carried out using derivatography, which allows to assessment of changes in the product during heating. A general research plan was developed, which included the following stages: theoretical stage, analysis of literary sources on the subject of the dissertation; formation of the purpose and objectives of the study; experimental research; industrial testing at a meat processing enterprise; conclusions. In the third chapter of the dissertation, a study of the products of processing hemp seeds and corn starch was carried out, taking into account the possibility of further use in the formulations of semi-finished culinary products. A study of functional and technological indicators of model minced meat using vegetable protein-containing raw materials with different types of meat raw materials was carried out. The first stage of this study was to determine the main functional and technological indicators of hemp seed processing products with different degrees of hydration. Samples of flour and protein from hemp seeds at 1:1, 1:2, 1:2.5 and 1:3 hydration were tested. It was proved that hydration of raw materials in a ratio of more than 1:2 reduces the moisture-binding and emulsifying capacity of raw materials, and heating the samples in a water bath does not have a significant effect on their improvement. It has been determined that hydration ratios of 1:1.5 and 1:2 allow obtaining systems with good rheological properties. Studies of corn starch in terms of physicochemical parameters and chemical composition indicate significant prospects for the use of this raw material in culinary semi-finished products. The use of hemp seed protein and flour in the production of frozen semi-finished products in a dough shell and meatballs was studied. The main raw materials for production were beef, pork, white and red meat of broiler chickens. The results of the study show that the use of 20 % of hydrated hemp seed products can improve the functional, technological and rheological characteristics of the product compared to the control recipe using pork and beef. It has been determined that freezing semi-finished products without a dough casing reduces the indicators. According to the results of the research, it was proved that the water activity in the tested products is in the range of 0.951-0.967 water activity units. According to the research results, it has been proven that the combination of hemp seed processing products with white meat of broiler chickens allows to obtaining of minced systems whose functional and technological indicators are not affected by cryogenic processing. The study of improved formulations of semi-finished products in a dough shell using corn starch and electrochemically activated water in the recipe was carried out. For the study, 10 experimental formulations were developed, of which 2 served as controls. The proportion of corn starch and flour or hemp seed protein and the method of their hydration (using anolyte or catholyte) were varied in the experimental formulations. It was determined that the use of corn starch can reduce the effect of freezing minced meat, which indicates its cryoprotective ability. The use of corn starch provides a high moisture-binding capacity for the product and reduces the activity of water in semi-finished products. It has been determined that anolyte and catholyte do not have a significant effect on the pH of minced meat and dough systems. The emulsifying ability and plasticity of the minced meat filling after defrosting show higher values in the improved formulations. The study of the yield of the finished product shows an increase in this indicator when using corn starch. The highest yields are demonstrated by samples using catholite and 15% corn starch. The results of the thermographic analysis showed that the use of catholyte in semi-finished products contributes to the production of thermostable systems. The use of anolyte has a better bactericidal effect on semi-finished products in a dough shell. An important stage of research is to determine the organoleptic characteristics and nutritional value of the product. The tasting confirmed the high score of the developed recipes. The amino acid composition of the semi-finished products was studied and it was proved that the use of corn starch reduces the proportion of protein in the product, but leaves a sufficiently high amino acid SCORE. Changes in the functional and technological parameters of semi-finished products and assessment of fat quality after 12 months of storage were investigated. The resulting product was stored in vacuum packaging for a 12 months at -18 ºC. The studies show a slight decrease in moisture content after defrosting. At the same time, the moisture binding capacity in all samples remained at the level of 100 %, which indicates the production of culinary semi-finished products with stable functional and technological indicators during long-term storage. The pH value in the minced meat systems after storage stabilised at 5.8-5.75. There was also a slight decrease in water activity in the semi-finished products. The quality of fat in minced meat fillings was assessed by the value of peroxide and acid numbers. The results of the evaluation showed that after 12 months of storage, the minced meat systems are within the range of products conditionally suitable for consumption. These data indicate the antioxidant effect of the use of electrochemically activated water and vegetable raw materials in the composition of semi-finished products in a dough shell. The results of the research have shown that activation with an anolyte is preferable for hemp seed protein and catholyte for flour. Optimisation modelling of recipes and a full factorial experiment were carried out to study the effect of the combination of protein-containing raw materials, structure-forming and electrochemically activated water on the functional and technological parameters of semi-finished products in a dough shell. An improved technology for the production of semi-finished products in a dough shell was developed. The project of technical conditions and technological instructions for the developed semi-finished products was received. Industrial testing of the developed recipes was carried out by producing a batch of semi-finished products using the improved technology at the enterprises of Kalyna, Unique and Marshalok, UPG-INVEST LLC. The results of the research confirmed the possibility of producing high-quality culinary semi-finished products using hemp seed processing products.