ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ И РЕЖИМОВ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ МЯСОКОСТНОЙ ПАСТЫ

E-mail: a – bibi.53@mail.ru; b – baktybala.20@mail.ru; c – ezhanibek@mail.ru;
d – asuychinov@gmail.com; e – asemgul93@yandex.ru

Аннотация

В статье описана технология получения мясокостной пасты,полученной после тонкого
измельчения на волчке-дробилке и микроизмельчителе «Супермассколойдер». В процессе получения мясокостной пасты используются низкотемпературные процессы, которые способствуют предотвращению развития тепловой денатурации и коагуляции белков.Исследовано влияние диаметра решетки, зазора и количества содержания воды на температуру мясокостной пасты после измельчения. Из результатов исследований установлено, что при уменьшении диаметра решетки наблюдается увеличение температуры мясокостного фарша. После измельчения на микроизмельчителе с добавлением количества воды температура сырья на выходе уменьшается. Представлены результаты определения функционально-технологических свойств и микроструктуры мясокостной пасты. При исследовании функционально-технологических свойств установлено, что мясокостная паста обладает высокой влагосвязывающей (75,63%) и жироудерживающей (73,38%) способностями.
Влагоудерживающая способность составила 65,3%, эмульгирующая способность 55,8%.

Введение

На сегодняшний день большое внимание уделяется развитию сырьевой базы мясной отрасли и созданию инновационных технологий производства пищевых продуктов здорового питания на основе новых источников сырья. Актуальными задачами мясной перерабатывающей отрасли являются рациональное использование сырья, расширение ассортимента мясопродуктов, соответствующих требованиям качества безопасности для здорового питания населения [1].
На мясоперерабатывающих предприятиях при производстве мясных продуктов невостребоанным для дальнейшего использования в технологии остается вторичное сырье – кость. Большинство мелких и средних предприятий просто утилизируют костное сырье, крупные предприятия направляют костное сырье на выработку клея, желатина, кормовой муки и пр. По своей пищевой ценности кость является богатым источником высокоусвояемых белков, солей фосфора и кальция, жиров, витаминов, макро- и микроэлементов, аминокислот. Поскольку значительная доля туши перерабатываемого скота (до 10–50%) приходится на костные и соединительные ткани, рациональное
использование кости является актуальной научно-практической задачей [2, 3].
Для получения тонкодисперсной мясокостной пасты мясокостное сырье подвергается
механическому способу измельчения в основном на силовых измельчителях, волчках, мельницах, молотковых дробилках, измельчителях конусно-инерционного типа, струйных мельницах и т.д. [4]. Наибольший интерес представляет микроизмельчитель «Супермассколойдер MKZA-10-15» японской фирмы «МасукоСангѐ КО… ЛТД». Переработка костного сырья на микроизмельчителе позволяет получить мясокостную пасту, полностью освобожденную от ощущения жесткости на язык.
Степень измельчения определяется тонкой регулировкой зазора между рабочими органами микроизмельчителя с шагом 0,02 мм на одну цену деления шкалы. Измельчение костного сырья в «Супермассколойдере MKZA-10-15» происходит под действием центробежной силы, ударной нагрузки, силы сдвига и других возникающих сил при прохождении сырья между двумя шлифовальными кругами [5, 6].
Переработка костного сырья в тонкодисперсную массу во многом зависит от типа
применяемого оборудования, продолжительности процесса и степени измельчения. При переработке костного сырья следует учитывать влияние различных внешних и внутренних факторов на качество получаемой продукции.
Цельюработы является исследование влияния низкотемпературной обработки мясокостного сырья и параметров тонкого измельчения на физико-химические, технологические свойства и микроструктуру мясокостной пасты.

Объекты и методы исследований

Объектами исследования явились образцы замороженной мясокостной пасты из костей КРС.
Для измельчения мясокостного сырья использовались реберные кости с остатками мякотной ткани убойных животных. До проведения исследований сырье хранилось в морозильниках при температуре ((-18) 0C – (-20) 0C).
На базе ГУ имени Шакарима города Семей имеются оборудования по переработке костного и мясокостного сырья: волчок-дробилка и микроизмельчитель «Supermasscolloider MKZA 10-15» (Япония) (рисунок 1).

Технология получения мясокостной пасты

На первоначальном этапе экспериментальных исследований была разработана схема
переработки мясокостного сырья, которая состояла в последовательном измельчении мясокостного сырья, предварительно подвергая заморозке до температуры (-18) °C – (-20) °C в морозильниках.
Для измельчения мясокостного сырья использовались реберные кости с остатками мякотной ткани убойных животных КРС. Реберные и позвонковые кости были получены с
мясоперерабатывающих предприятий и крупных мясных павильонов города Семей Республики Казахстан и разрублены до размеров 50-70 мм. Далее мясокостное сырье предварительно замораживается в течение 60 минут при температуре ((-18) ˚C – (-20)˚C) в морозильниках.
Замораживание обеспечивает длительное хранение при низких температурах. Это обусловлено предотвращением развития микробиологических процессов и резкого уменьшения скорости ферментативных и физико-химических изменений.
После этого, замороженное сырье подается в бункер волчка-дробилки с диаметром отверстий выходной решетки 8 мм. После измельчения полученная мясокостная масса подмораживается до температуры ((-18) ˚C – (-20)˚C) и вновь измельчается на волчке-дробилке с диаметром отверстий выходной решетки 5 мм. В полученную мясокостную массу добавляют ледяную воду в соотношении сырье: вода 1:0,5 и замораживают на 1 час. Полученная мясокостная масса перемешивается и снова измельчается на волчке-дробилке с диаметром отверстий выходной решетки 3 мм. После
измельчения мясокостный фарш распределили на 6 одинаковых по массе проб с дополнительным добавлением воды в определенных соотношениях (таблица 1).

Полученные пробы были заморожены в течение 1 часадо температуры (-18) ˚C – (-20)˚C).После заморозки каждая проба мясокостного фарша последовательно измельчалась на микроизмельчителе «Супермассколлойдер» со следующими зазорами между шлифкругами: 0,25 мм, 0,10 мм, 0,02 мм.
Схема проведения измельчения мясокостного сырья приведена на рисунке 2.

На выходе из измельчителя получается мясокостная паста, нежной, мажущейся консистенции без ощущения жесткости на язык. Полученная мясокостная паста хранится при температуре 2-4 ˚С до проведения следующих исследований [7, 8].

Методика определения ВСС. Содержание связанной воды в мясе определяли методомР. Грау и Р.
Хамма в модификации ВНИИМПа. Метод основан на определении количества воды, выделяемой из мяса при легком прессовании, которая впитывается фильтровальной бумагой, образуя влажное пятно [9].
Жироудерживающую способность рассчитывают после определения ВВС и высушиванием остатка продукта до постоянной массы. Жироудерживающую способность определяют по коэффициенту, определенному рефрактометрически.
Определение микроструктуры и размеров костных частиц
Для определения гранулометрическогосостава после ультратонкого измельчения намибыла исследована микроструктура костныхчастиц мясокостной пасты. Замер размеровкостных частиц был сделан с помощью растрового сканирующего электронногомикроскопа «JSM-6390LV» (фирма «JEOL»,Япония). Для подготовки пробы к сканированию на микроскопе мясокостную пасту обрабатывали 2%-ным раствором NaOH при нагревании на кипящей водяной бане для полного разложения мясных прирезей и тканей.Оставшиеся частицы кости высушивали притемпературе 103-105˚С. Высушенный костный остаток анализировали на микроскопе[10].
Результаты исследований
Во время работы машины в процессе измельчения продукт под действием различных сил
нагревается. Наблюдается повышение температуры мясокостного фарша, что может привести к денатурации белков. При тепловой обработке, вызывающей денатурацию белковых веществ, происходит упрочнение структуры мясокостной пасты, уменьшается водоудерживающая способность.
Для предотвращения перегрева продукта необходимо контролировать продолжительность измельчения и температуру. Снижение температуры производитсядобавлением в мясокостный фаршледяной воды, льда или снега.
На следующем этапе экспериментальных исследований было изучено изменение температуры мясокостного фарша на выходе волчка-дробилки при разных диаметрах решетки. В процессе измельчения на волчке-дробилке наблюдается изменение температуры выходного сырья в зависимости от диаметра решетки (таблица 2).

Из таблицы 2 видно, что с уменьшением диаметра решетки наблюдается увеличение
температуры мясокостного фарша с 16°С до 26°С. Самая высокая температура зафиксирована при диаметре выходной решетки 3 мм. Увеличение температуры происходит за счет образования тепла вследствие механической работы разрушения костной ткани, силами трения костного сырья о рабочие органы машины, работы упругой и пластической деформации костного сырья.
На следующем этапе было изучено изменение температуры выходного сырья на микроизмель-чителе «Супермассколойдер» в зависимости от количества добавляемой воды. Результаты показаны на рисунке 3.

Из рисунка 3 видно, что при всех зазорах между шлифовальными кругами (0,25мм, 0,1мм,
0,02мм) температура сырья на выходе уменьшается с добавлением количества воды. Так, при зазоре между шлифовальными кругами 0,25 мм температура снижается с 34°С (МП-0) до 17°С (МП-150).
При зазоре между шлифовальными кругами 0,10мм самая высокая температура в 34°С
зафиксирована в образце мясокостной пасты без добавления воды. С увеличением доли воды наблюдается снижение температуры до 17°С (МП-150).
Самая высокая температура сырья наблюдается при зазоре 0,02 мм в образце мясокостной пасты без добавления воды. При зазоре 0,02 мм температура мясокостной пасты в зависимости от добавления воды уменьшается с 37°С (МП-0) до 19°С (МП-150).
Уменьшение температуры мясокостной пасты с увеличением количества воды происходит за счет уменьшения силы трения и коэффициента трения между костной тканью и рабочим органом в местах их контакта, вследствие образования водной пленки.
При тонком измельчении происходит резкое изменение структурно-механических характеристик, в результате которого происходит не только физико-механическое разрушение ткани, но и химические изменения. Измельчение клеток в процессе измельчения способствует увеличению общей поверхности взаимодействия с водой, освобождению белков, увеличению связанной влаги и изменению форм связи воды с фаршем.
Также происходит повышение температуры в области резания, что может привести к
денатурации белков. В связи с этим самым оптимальным вариантом мясокостной пасты является мясокостная паста с добавлением 50% воды.
На следующем этапе экспериментальных исследований были исследованы функционально-технологические свойства и микроструктура мясокостной пасты с добавлением 50% воды.
При исследовании функционально-технологических свойств установлено, что мясокостная паста обладает высокой влагосвязывающей (75,63%) и жироудерживающей (73,38%) способностями.
Влагоудерживающая способность составила 65,3%, эмульгирующая способность 55,8% (рисунок 4).

Известно, что белковая часть мясокостной пасты представлена коллагеновыми и эластиновыми волокнами, которые обладают высокой влагосвязывающей и водоудерживающей способностью вследствие иммобилизации свободной влаги [11]. Кроме того, коллаген обладает высокой жироудерживающей способностью, вследствие набухания его при термообработке, что приводит к удержанию большего количества жира в межбелковых ячейках.
Важным физико-химическим показателем является влагоудерживающая способность, которая влияет на консистенцию готовых продуктов и процесс их микробиологической порчи, поскольку количество несвязанной влаги зависит от роста количества микроорганизмов [12].
На следующем этапе исследований были исследованы микроструктура и гранулометрический состав мясокостной пасты. При этом ситовый анализ после щелочной обработки мясокостной пасты проводился до размеров костных частиц до 0,10 мм [13].
На рисунках 5,6 и 7 представлены снимки костных частиц, увеличенный в 50, 100 и 200 раз, где были замерены костные частицы. Из множества замеров, размер частиц превышающих 0,25 мм (250 микрон) не обнаружено.

Из фрагментов микроструктуры мясокостной пасты следует, что размер частиц превышающих 0,25 мм (250 микрон) не обнаружено, консистенция мясокостной пасты мазеобразная. При органолептической оценке мясокостной пасты установлено, что структура пасты однородная, консистенция плотная, эластичная, без явных признаков рыхлости, светло-коричневого цвета.
Заключение
Таким образом, переработка мясокостного сырья в тонкодисперсную пасту с применением
низкотемпературных процессов позволяет получить пищевую добавку с нежной, мажущейся консистенцией.Использование в технологии получения мясокостной пасты процессов замораживания, добавления ледяной воды предотвращают развитие микробиологических процессов, тепловую денатурацию и коагуляцию белков. Исследовано влияние низкотемпературной обработки мясокостного сырья и параметров тонкого измельчения на физико-химические, технологические свойства и микроструктуру мясокостной пасты.
Исследовано изменение температуры мясокостного фарша на выходе волчка-дробилки при разных диаметрах решетки и на микроизмельчителе с различными зазорами. Исходя из проведенных исследований, выявлено, что с уменьшением диаметра решетки волчка-дробилки наблюдается увеличение температуры мясокостного фарша с 16°С до 26°С.
После измельчения на микроизмельчителе в зависимости от добавленной воды в образцах мясокостной пасты температура сырья на выходе уменьшается. Получены сведения о функционально-технологических свойствахи микроструктуры мясокостной пасты.
Переработка мясокостного сырья в тонкодисперсную пасту позволяет добавлять мясокостную пасту в колбасы, в мясные полуфабрикаты, такие как пельмени, котлеты, фрикадельки и т. д. После соответствующей обработки этот продукт можно будет добавлять и в продукты детского питания, обогащая их ценными минеральными и белковыми компонентами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Oraz, G.T., Ospanov, A.B., Chomanov, U.C., Kenenbay, G.S., Tursunov, A.A. Study of beef nutritional value of meat breed cattle of Kazakhstan// Journal of Hygienic Engineering and Design. – 2019. – 29. — P. 99-105.
2. Kakimov A., Kabdylzhar B., Suychinov A., Yessimbekov Z., Baikadamova A., Zolotov A., Zharykbasova K. The chemical profile and the effect of temperature and storage time on the change of yield stress and pH of meat-bone paste // EurAsian Journal of BioSciences, 2019. – 13. – P. 2093-2097.
3. Иванкин А.Н. Переработка костных отходов в активные компоненты пищевых рационов // Мясная индустрия. – 2012. — №1. – С.57-60.
4. Kakimov A., Suychinov A., MayorovA., YessimbekovZh., Okuskhanova E., Kuderinova N., Bakiyeva A. Meat-bone Paste as an Ingredient for Meat Batter, Effect on Physicochemical Properties and Amino Acid Composition // Pakistan Journal of Nutrition. – 2017. – № 16 (10). — P. 797-804.
5. Какимов А.К., Есимбеков Ж.С., Кабулов Б.Б., Мустамбаев Н.К. Исследование физико-химических свойств мясокостной пасты // Вестник Алматинского Технологического Университета. – Алматы, 2016. — №2. – С.66-70.
   6.КакимовА.К., Суйчинов А.К. Есимбеков Ж.С. Байкадамова А.М., КабдылжарБ.К. Низкотемпературная обработка сырья при получении мясокостной пасты // Сборник докладов IX Международной научнотехнической конференции «КАЗАХСТАН – ХОЛОД 2019». – Алматы: АТУ, 2019. – С.89-93.
6. Суйчинов, А.К. Разработка рецептуры и технологии мясных паштетов для профилактики дефицита минеральных веществ: дис. … ст. док.фил. (PhD): 6D072700 / Суйчинов А.К. — Семей, 2018. – 147 с.
7. Pat. 2202 Republic of Kazakhstan, IPC A23K 10/12. A method of processing meat and bone raw materials / Kakimov A.K., YessimbekovZh.S.; declared 06/14/2016; publ. 06/15/2017, Bull. №11. — 3s.
8. Пат. 28152 РК. Cпособ определения водосвязывающей способности пищевых продуктов / Б.Б. Кабулов, А.К. Какимов, Ж.С. Есимбеков, Н.К. Ибрагимов; опубл. 17.02.2014, бюл. № 2.
9. ГОСТ 32224-2013. Мясо и мясные продукты для детского питания. Метод определения размеров костных частиц. — Введ. 2015-07-01. – М.: Стандартинформ, 2014. – 6с.
10. WebsterJ. D., LedwardD.A., LawrieR.A. Proteinhydrosylatesfrommeatindustryby-products // MeatScience. — №7(2). — P. 147–157.
11. Kaldarbekova, M., Uzakov, Y., Chernukha, I., Kurmanbekova, A., Jetpisbayeva, B.Studying the effect of multicomponent pickle on the quality of cooked and smoked horse meat product // PeriodicoTcheQuimica. 2019. — 16
    (33). — P. 259-265.
12. Какимов А.К., Суйчинов А.К., Есимбеков Ж.С. Исследование физико-химических и микробиологических характеристик, микроструктуры и гранулометрического состава мясокостной пасты // Вестник ГУ имени Шакарима. — 2017. — 4(80). — С.12-18.