Удосконалення технології виробництва консервів із грибів шампіньйонів

Размещено на http://allbest.ru

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Спеціальність 05.18.13 - технологія консервованих продуктів

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА КОНСЕРВІВ ІЗ ГРИБІВ ШАМПІНЬЙОНІВ

ВИКОНАЛА НАКОНЕЧНА ЮЛІЯ ГРИГОРІВНА

Одеса -2007

АНОТАЦІЯ

Наконечна Ю.Г. Удосконалення технології виробництва консервів із грибів шампіньйонів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.13 - технологія консервованих продуктів.

Одеська національна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Одеса, 2007.

Дисертація присвячена питанням розширення асортименту, зменшенню втрат грибів при переробці та комплексному використанню сировини.

Вивчено хімічний склад та фізико-хімічні властивості грибної тканини в залежності від видових особливостей. Встановлено, що в шампіньйонах на абсолютно суху масу міститься білків до 36 %, вуглеводів - до 47 %, ліпідів - до 1,7 %, екстрактивних речовин - до 3,13 %, мінеральних речовин - до 5,4 %.

Досліджено зміни маси та фізико-хімічних властивостей грибів шампіньйонів протягом всього технологічного циклу переробки. Вагомі втрати сировини спостерігаються в процесі теплової обробки, які досягають 38...40 %. Досліджено зміни маси грибів при замочуванні в воді та в розчинах органічних кислот. Масову частку кислоти в буферних системах обмежували величиною рН 2,5, що необхідно для інактивації ферменту поліфенолоксидази.

Встановлено, що замочування грибів у розчинах органічних кислот при рН 2,5 підвищує водоутримуючу здатність грибної тканини на 16...20 %, знижує ферментативну активність поліфенолоксидази.

Встановлено, що попередня обробка грибів в розчинах лимонної кислоти і метабісульфіту натрію перед процесом теплової обробки, при виробництві натуральних консервів, скорочує втрати маси сировини в середньому на 10 %, при виробництві маринованих грибів з використанням вакуумування - на 15 %, порівняно з існуючими технологіями.

Використання некондиційних грибів при виробництві паштетів дозволило налагодити комплексну переробку сировини. Виконано комплекс науково-практичних робіт по впровадженню результатів досліджень в консервну промисловість.

гриб шампіньйон напівфабрикат консервний

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Гриби і продукти їх переробки користуються постійним попитом у споживачів усіх країн світу. Розроблені біотехнологічні методи вирощування грибів в регульованих умовах, дозволили налагодити на Україні масове виробництво шампіньйонів у промислових масштабах незалежно від світлового дня і кліматичних умов. Одночасний збір великої кількості шампіньйонів і обмежений термін їх зберігання обумовлюють необхідність переробки грибів у консервовані продукти. Асортимент продукції з грибів, який виробляється на консервних заводах України, дуже обмежений, що обумовлено в першу чергу відсутністю належних технологій їх переробки. Істотним недоліком відомих технологій виробництва консервованих грибів є втрата їх маси протягом всього технологічного циклу, яка може досягати 50 %, що негативно впливає на економічні показники роботи підприємства. Існуючі технології переробки грибів не дозволяють підвищити вихід і поліпшити якість консервованої продукції. Крім того, в процесі переробки шампіньйонів утворюється значна кількість відходів у вигляді некондиційної сировини, яку неможливо використати для виробництва цільноконсервованої продукції. Тому є потреба в удосконаленні технологій виробництва цільноконсервованих грибів шампіньйонів, зниженні втрат сировини і підвищенні якості готової продукції.

Проблема, яка пов'язана зі зменшенням втрат маси шампіньйонів в процесі переробки грибів, підвищенням якості консервованої продукції і використанням некондиційної сировини, є актуальною.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розширення асортименту грибної продукції, зменшення втрат грибів шампіньйонів за рахунок застосування попередньої обробки та комплексного використання сировини.

Відповідно до поставленої мети, в роботі необхідно вирішити наступні задачі:

- вивчити хімічний склад нових штамів грибів шампіньйонів і визначити їх придатність для виготовлення консервованої продукції;

- дослідити фізико-хімічні властивості грибної тканини;

- дослідити вплив різних способів попередньої обробки грибів на вихід напівфабрикату;

- вивчити вплив теплової обробки на вихід і якість консервованих грибів;

- розробити технології виробництва консервів із грибів шампіньйонів;

- дослідити зміни якості консервованої продукції в процесі зберігання;

- розробити нормативну документацію на консервовану продукцію з грибів шампіньйонів і виробити дослідні партії консервів;

- розрахувати очікувану економічну ефективність від впровадження запропонованих технологій.

Об'єкт дослідження - процеси утримання води грибною тканиною, режими стерилізації, процеси потемніння грибів.

Предмет дослідження - гриби шампіньйони, харчові субпродукти, консерви з грибів.

Методи дослідження - фізичні, хімічні, біохімічні методи визначення якості сировини і готових продуктів; методи планування експерименту і математичної обробки експериментальних даних.

Наукова новизна отриманих результатів. Науково обґрунтована можливість використання нових штамів грибів шампіньйонів для виготовлення консервованої продукції в залежності від хімічного складу і періоду збору;

- обґрунтовано вплив попередньої обробки грибів у розчинах органічних кислот на водоутримуючу здатність грибної тканини, в залежності від хімічного складу та фізико-хімічних властивостей сировини;

- встановлено вплив різних технологічних факторів на водоутримуючу здатність грибної тканини, розроблена математична модель і визначені оптимальні технологічні параметри процесу попередньої обробки грибів шампіньйонів;

- обґрунтовано технологічні режими вакуумної обробки напівфабрикату, які дозволяють скоротити тривалість теплової обробки при виробництві маринованих грибів;

- розроблено рецептуру грибного паштету з використанням некондиційної сировини і харчових субпродуктів.

Практичне значення отриманих результатів. На основі теоретичних і експериментальних досліджень удосконалено існуючі і розроблена нова технологія виробництва консервованої продукції з грибів шампіньйонів.

Розроблено проекти нормативної документації на нові види консервів "Гриби шампіньйони натуральні", "Гриби шампіньйони натуральні зі спеціями", "Гриби шампіньйони мариновані" та "Паштет з грибів шампіньйонів".

Новизна технічних рішень дисертаційної роботи захищена патентом України на винахід.

Проведена промислова апробація розроблених технологій в умовах Полтавського ПТВП "Продтехпостач". Розрахунковий економічний ефект від впровадження у виробництво розроблених технологій складає 1499,36 тис. грн. на рік.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність обраного напрямку досліджень, сформульовані мета і задачі досліджень, показана наукова новизна та практичне значення одержаних результатів, наведені відомості про особистий внесок здобувача, апробацію роботи, структуру і обсяг дисертації.

У першому розділі "Теоретичні і практичні передумови удосконалення технологій виробництва консервів з грибів шампіньйонів", на базі аналізу літературних джерел розглянуто класичні способи виробництва консервованої продукції з грибів; наведена характеристика кожного з існуючих способів їх переробки. Охарактеризовано хімічний склад найбільш поширених їстівних грибів.

Розглянуто способи попередньої обробки сировини, які застосовуються при консервуванні плодоовочевої продукції для збереження маси і зменшення втрат на технологічних операціях. Обговорено і визначено проблеми, які впливають на вихід і якість продукції. Саме це дозволило сформулювати мету і задачі дослідження.

У другому розділі "Об'єкти і методи досліджень" викладено відомості про об'єкти та методи досліджень. Наведена програма досліджень, що відображає основні напрямки досліджень і взаємозв'язок етапів вирішення поставлених задач.

В роботі використано як стандарті, так і оригінальні методи дослідженнь, у тому числі біохімічні, фізико-хімічні, хроматографічні, спектральні, мікробіологічні та технологічні. Результати експериментальних досліджень оброблено за допомогою методів математичної статистики.

У третьому розділі "Аналіз хімічного складу грибів в залежності від видових особливостей шампіньйонів" наведено результати експериментальних досліджень щодо вивчення хімічного складу грибів шампіньйонів та його зміни в залежності від штаму та періоду збору (табл.1).

Таблиця 1. Хімічний склад грибів шампіньйонів, % ( на суху масу)

Встановлено, що в шампіньйонах на суху масу вміст білків становить до 36 %, вуглеводів - до 47 %, ліпідів - до 1,7 %. В складі мінеральних речовин присутні: кальцій - 530 мг/100 г, фосфор - 115 мг/100г, залізо - 2730 мкг/100 г, цинк - 280 мкг/100г, мідь -1750мкг/100г.

В штучних умовах з одного субстрату знімають до 5...6 хвиль шампіньйонів, хімічний склад яких може змінюватись в залежності від періоду плодоношення. Нами проведені дослідження шампіньйонів різних періодів плодоношення. Визначення складу азотовмісних речовин шампіньйонів показали, що основна маса їх представлена білковим і амінним азотом (табл. 2).

Результати досліджень азотовмісних речовин шампіньйонів свідчать, що кількість білкового азоту грибів незалежно від штаму, до кінця періоду плодоношення зменшується майже на 6 %. Проведено аналіз фракційного та амінокислотного складу білкових речовин грибів. Сумарний вміст водо - та солерозчинник білків - альбумінів і глобулінів перевищує лугорозчинну фракцію білків в 1,37...1,42 рази.

Таблиця 3. Масова частка форм азоту %

Масова частка незамінних амінокислот в обох штамах до кінця періоду плодоношення знижується в середньому на 4 %. В амінокислотному складі грибів переважають глютамінова і аспарагінова амінокислоти, що характерно для рослинних білків. Необхідно відзначити, що особливістю амінокислотного складу грибів штаму № 273 є повна відсутність сірковмісної амінокислоти - метіоніну.

Хімічний скор незамінних амінокислот білка грибів показав, що відповідно до еталону ФАО/ВОЗ білок шампіньйонів характеризується незбалансованим складом амінокислот. Дефіцитними незамінними амінокислотами для штаму Le Lion В-92 є сірковмісні амінокислоти, для штаму № 273 - лізин (табл. 3).

Таблиця 4. Амінокислотний скор білка грибів шампіньйонів, %

Встановлено, що сума вільних амінокислот становить 10,86...13,26 %, від загальної кількості їх в грибах шампіньйонах. Вміст аланіну, дикарбонових амінокислот і їх амідів складає 70 % від загальної кількості вільних амінокислот.

Досліджено вуглеводний склад грибів в залежності від видових особливостей шампіньйонів. Встановлено, що масова частка моносахаридів у послідовних хвилях збору збільшується на 1,2 %, вміст дисахаридів знижується на 1,13 %, маніту - на 3,6 %.

Фізико-хімічні властивості грибної тканини та її стійкість в процесі технологічної переробки залежать від полісахаридного складу грибів шампіньйонів (табл. 4).

Таблиця 4. Полісахаридний склад шампіньйонів, % (на суху масу)

Вміст глікогену до кінця періоду плодоношення збільшується в 3,2, клітковини - в 1,1, хітину - в 1,1 рази, що обумовлено підвищенням активності ферментів у грибній тканині. Відомо, що білок з хітином утворює комплексні сполуки, які впливають на водоутримуючу здатність грибної тканини і її стійкість до механічних навантажень. Отримані дані свідчать про те, що грибна тканина здатна витримувати механічні навантаження за рахунок пружних властивостей, що є передумовою використання вакуумування в якості попередньої обробки грибної сировини.

Шампіньйони характеризуються наявністю високоактивної ферментної системи, яка істотно впливає на характер біохімічних процесів при зберіганні і переробці грибів. Поліфенолоксидаза окислює поліфенольні речовини, що призводить до потемніння поверхні шампіньйонів. Досліджено зміну активності поліфенолоксидази в залежності від температури і тривалості зберігання. Активність поліфенолоксидази залежить від виду штаму і періоду плодоношення грибів. У послідовних хвилях збору шампіньйонів обох штамів активність ферменту зростає на 6...15 %. Різниця в активності поліфенолоксидази пов'язана з тим, що штам № 273 належить до коричневої, а штам Le Lion В -92 - до білої раси.

Встановлено, що для запобігання зниження якості сировини в процесі зберігання і наступної переробки доцільно використовувати шампіньйони перших хвиль збору, тривалість зберігання яких не повинна перевищувати 48 годин при температурі 2...4 єС.

У четвертому розділі "Теоретичне обґрунтування виробництва консервованих продуктів із грибів шампіньйонів" досліджено зміни маси та фізико-хімічних властивостей грибів шампіньйонів в процесі технологічної переробки. Встановлено, що найбільш вагомі втрати сировини спостерігаються в процесі теплової обробки і складають 38...40 %.

Зміна маси грибів залежить від властивостей грибної тканини, яка являє собою білково-вуглеводний комплекс. Досліджено здатність грибної тканини утримувати вологу в зв'язаному стані в залежності від рН середовища. Встановлено, що найменша водоутримуюча здатність грибної тканини спостерігається в інтервалі рН 3,5...4,5, що відповідає ізоелектричній точці (ІЕТ) білка. При зміні рН в кислу, або лужну сторону, водоутримуюча здатність грибної тканини збільшується майже до 32 %.

В процесі зберігання гриби темніють і покриваються коричневими плямами, що обумовлено дією поліфенолоксидази. Зона оптимальної активності ферменту лежить в інтервалі рН від 5 до 7. Відомо, що поліфенолоксидаза при рН нижче 3 втрачає свою активність. В зв'язку з цим нами досліджено водоутримуючу здатність грибної тканини при замочуванні в буферних системах органічних кислот з рН 2,5. Встановлено, що найбільш доцільним є замочування грибів в 1 % - ому розчині лимонної кислоти. При її використанні відбувається приріст маси грибів до 25 %, незалежно від штаму, а також досягається ефект попередження потемніння поверхні шампіньйонів. До кінця періоду плодоношення водоутримуюча здатність грибної тканини зменшується на 5...7 %, що ймовірно пов'язано з зниженням кількості вмісту білка в грибах останніх хвиль збору.

Досліджено зміни водоутримуючої здатності грибної сировини при замочуванні в розчинах кислот при температурі 4 і 20 ^оС. Встановлено, що температура буферних систем не впливає на здатність грибної тканини утримувати вологу.

Відомо, що для запобігання мікробіологічного псування і відбілювання грибної тканини застосовують висококонцентровані розчини метабісульфіту натрію. Встановлено, що попереднє замочування грибів в розчинах органічних кислот дозволяє знизити концентрацію метабісульфіту натрію до 0,1 % та попередити потемніння поверхні шампіньйонів.

Проведено дослідження виходу напівфабрикату при відварюванні в залежності від попередньої обробки шампіньйонів. Встановлено, що попередня обробка грибів в розчині лимонної кислоти збільшує вихід шампіньйонів до 10 %. При відварюванні попередньо оброблених шампіньйонів вакуумуванням протягом 10 хв при тиску 66 кПа вихід грибів збільшується до 14,2 %.

Досліджено можливість використання вакуумування шампіньйонів в розчині маринаду при температурі 95 єС протягом 10 хв. Встановлено, що використання гарячого маринаду дозволяє виключити процес бланшування грибів перед фасуванням в тару. Гарячий маринад швидше проникає в міжклітинній простір грибної тканини та підвищує її температуру, що позитивно впливає на теплофізичну та мікробіологічну сторони процесу стерилізації продукту.

Результати проведених досліджень та теоретичні висновки, які пов'язані з вивченням впливу різних технологічних факторів і хімічного складу сировини на вихід та якість грибів шампіньйонів покладені в основу удосконалення існуючих технологій переробки грибів.

У п'ятому розділі "Удосконалення технологій виробництва консервованої продукції з грибів шампіньйонів" проведено удосконалення існуючих технологій та розроблена нова технологія грибного паштету з використанням некондиційної сировини.

Нами удосконалено технології виробництва грибів натуральних цільноконсервованих "Гриби шампіньйони натуральні", "Гриби шампіньйони натуральні зі спеціями" і "Гриби шампіньйони мариновані". Впровадження попереднього замочування грибів в 1 % розчині лимонної кислоти і 0,1 % розчині метабісульфіту натрію протягом 20 хв, при виробництві натуральних цільноконсервованих грибів, скорочує втрати маси сировини більше, ніж на 10 %.

Попереднє замочування грибів та обробка їх вакуумом з використанням гарячого маринаду підвищило температуру продукту до 99 єС, що дозволило виключити процес бланшування і скоротити тривалість нагріву продукту до температури власно стерилізації на 10 хв, а також поліпшити органолептичні показники і підвищити якість готового продукту (табл.6).

При виробництві консервованої продукції із грибів шампіньйонів на етапі сортування утворюється велика кількість некондиційної сировини, яку неможливо використовувати для виробництва цільноконсервованої продукції.

Розроблена технологія консервів "Паштет з грибів шампіньйонів" з використанням некондиційної сировини. В рецептурі паштету в якості білкового компоненту використали мозок яловичий, що дозволило збалансувати амінокислотний склад та значно підвищити біологічну цінність готового продукту (табл.6).

Таблиця 5. Органолептичні та фізико-хімічні показники консервів "Гриби шампіньйони мариновані"

Таблиця 6. Органолептичні і фізико-хімічні показники консервів "Паштет з грибів шампіньйонів"

Вироблені партії консервованих продуктів закладені на зберігання. Якість продукції контролювали через 3, 6, 12 місяців зберігання (табл. 7).

Таблиця 7. Фізико-хімічні показники грибних консервів

На всі види консервів з грибів шампіньйонів "Гриби шампіньйони натуральні", "Гриби шампіньйони натуральні зі спеціями", "Гриби шампіньйони мариновані", "Паштет із грибів шампіньйонів" розроблено науково обґрунтовані режими стерилізації.

Виробнича перевірка у промислових умовах показала, що розроблені режими гарантують одержання мікробіологічно стабільних продуктів, які відповідають вимогам промислової стерильності.

Впровадження у виробництво розроблених технологій дозволяє отримати додатковий прибуток 1499,36 тис. грн. на рік.

Розроблено проект нормативної документації на виробництво цільноконсервованої продукції і паштет з грибів шампіньйонів.

ВИСНОВКИ

1. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено зменшення втрат сировини і підвищення біологічної цінності консервованих шампіньйонів за рахунок використання процесів попередньої обробки - замочування в розчині органічної кислоти та вакуумування грибів.

2. Досліджено біохімічний склад грибів шампіньйонів білої та коричневої раси. Нові штами грибів характеризуються високим вмістом білків - до 36 %, вуглеводів - до 47 %, ліпідів - 1,7 %, та мінеральних речовин. Встановлено, що в полісахаридному складі грибної тканини переважають целюлоза 7,12...9,6 % і хітин 5,29...7,49 %, який здатний утворювати стабільні комплекси з білком та забезпечувати стійкість грибної тканини до механічних навантажень при технологічній переробці.

3. Встановлено, що замочування грибів у розчинах органічних кислот при рН 2,5 підвищує водоутримуючу здатність грибної тканини на 16...20 %, знижує ферментативну активність поліфенолоксидази, зменшує втрати сировини на 10...15 % та покращує органолептичні показники готового продукту. Раціональні параметри процесу замочування при попередній обробці грибів: температура - 20 єС, тривалість - 20 хв, концентрація розчину лимонної кислоти - 1 %.

4. Встановлено, що попередня обробка грибів в розчинах лимонної кислоти і метабісульфіту натрію перед процесом теплової обробки при виробництві натуральних консервів, скорочує втрати маси сировини в середньому на 10 %, при виробництві маринованих грибів з використанням вакуумування - на 15 %, порівняно з існуючими технологіями.

5. Встановлено, що використання гарячого маринаду в процесі вакуумування грибів після попередньої обробки в буферних розчинах дозволило скоротити тривалість процесу теплової обробки на 10 хв і покращити якість готової продукції.

7. Розроблена комплексна технологія переробки грибів з використанням некондиційної сировини і яловичих мізків в співвідношенні по білку 1 : 1. Готовий продукт “Паштет із грибів шампіньйонів” вміщує 58 % білка збалансованого за амінокислотним складом, відповідно до вимог ФАО/ВОЗ, і 7,5 % жиру, з високим вмістом ненасичених жирних кислот.

8. Розроблено науково обґрунтовані режими стерилізації, які забезпечують промислову стерильність вироблених консервів. Встановлено, що термін зберігання цільноконсервованих грибів складає 12 місяців, паштету - 6 місяців. Протягом всього терміну зберігання біологічна цінність консервованої продукції не знижується.

9. Виконано комплекс науково-практичних робіт по впровадженню результатів досліджень в консервну промисловість. Розроблений проект нормативної документації на консервовану продукцію з грибів шампіньйонів, проведено розрахунки економічної ефективності інновацій - приріст прибутку від впровадження у виробництво запропонованих технологій складає - 1499,36 тис. грн. на рік.

ПУБЛІКАЦІЇ

1. Безусов А.Т. Дослідження впливу попередньої обробки на вихід консервованої продукції з грибів шампіньйонів / А.Т. Безусов, Ю.Г. Наконечна // Зб. наук. праць ОДАХТ. - Одеса, 2002.- Вип.23.- С.124-126.

2. Д'яконова А.К. Вплив теплової обробки на вихід готового продукту з грибів шампіньйонів / А.К. Д'яконова, А.Т Безусов, Ю.Г Наконечна // Зб. наук. праць ОДАХТ. - Одеса, 2006.- Вип.29. т 2.- С.264-266.

3. Дьяконова А.К. Использование дисперсионного анализа при изучении факторов влияющих на выход консервированной продукции из шампиньонов./ А.К Дьяконова, Ю.Г. Наконечная // Зб. наук. праць ОДАХТ. - Одеса, 2003.- Вип.25.- С.57-60.

4. Безусов А.Т. Вплив буферних систем на водоутримуючу здатність грибів шампіньйонів / А.Т. Безусов, Ю.Г Наконечна // Обладнання та технології харчових виробництв: Темат. зб. наук. пр. Вип 7. - Донецьк: ДонДУЕТ, 2002. - С.19-22.

5. Безусов А.Т., Наконечна Ю.Г. Вплив попередньої обробки шампіньйонів на вихід консервованої продукції / Матеріали Міжн. Нук. конф. молодих вчених аспірантів і студентів "Сучасні методи створення нових технологій та обладнання в харчовій промисловості". - Київ, 2002. - ч.2. - С.75

6. Дьяконова А.К., Наконечная Ю.Г. Применение процесса вакуумирования для предварительной обработки грибов шампиньонов / Тези доповідей II міжн. наук.-практ. конф. "Харчові технології - 2006" 17 - 19 жовтня 2006 р. - ОНАХТ. - Одеса, 2006. - С. 58

7. ПАТ. 22048 А. Україна, МПК А23L3/00 Спосіб виробництва консервів з грибів шампіньйонів / А.Т. Безусов, А.К. Д'яконова, Ю.Г. Наконечна - № U200612208 заявлено 20.11.2006; Опубл.10.04.2007, Бюл. № 4.

Размещено на Allbest.ru