В Гуць, О Сидоренко, Р Дончевська - Зміна структурно-механічних властивостей замороженої заливної риби при зберіганні - страница 1

Страницы:
1  2 

Товари і ринки 2010 *№ 1

ш: УДК 664.951.53.004.4 Нн її'

£ £ І Віктор ГУЦЬ,

М >> У Олена СИДОРЕНКО,

К Ч| Раїса ДОНЧЕВСЬКА

я ЗМІНА СТРУКТУРНО-МЕХАНІЧНИХ

и *1 ВЛАСТИВОСТЕЙ ЗАМОРОЖЕНОЇ

" «І ЗАЛИВНОЇ РИБИ ПРИ ЗБЕРІГАННІ

«О;

О 0Р Порушення раціону харчування населення України на сьогодні

О ^\ обумовлене недостатнім споживанням і нераціональним співвідно-^ 1 шенням повноцінних білків, ненасичених жирних кислот, баластних речовин, вітамінів, макро- та мікроелементів. У зв'язку з цим актуаль­ною є розробка технології риборослинних продуктів, а саме заливної продукції на основі прісноводної рибної та рослинної сировини з додаванням морських водоростей. Це дасть змогу не лише підвищити харчову й біологічну цінність, поліпшити сенсорні характеристики та функціональні властивості продукції, а й покращити її засвоюваність за рахунок цілеспрямованого поєднання рибної та рослинної сиро­вини, що відповідає принципам збалансованого харчування.

На сучасному етапі особлива увага надається прогнозуванню змін харчової та біологічної цінності риборослинної продукції з метою встановлення тривалості зберігання та забезпечення гарантованого рівня якості. Найбільш ефективним є використання засобів математич­ного моделювання. Наукові та практичні аспекти розробки та засто­сування математичних моделей з метою прогнозування стійкості хар­чових продуктів залежно від тривалості зберігання висвітлено у працях Л. Н. Ловачева, Р. П. Синга, Н. В. Михайлова (цит. за О. Сидо­ренко) [1], В. Гуця [2], D. G. Quast, M. Karel [3].

Аналіз відомих методів моделювання змін якості харчових продуктів виявив їхню недосконалість. Основний недолік існуючих моделей прогнозування - відсутність науково обґрунтованих методо­логічних підходів до оцінки факторів, що впливають на зміну якості продукції. Перспективним, на нашу думку, є застосування кінетичного моделювання з урахуванням критичного параметра оптимізації [4].

Мета роботи - наукове обґрунтування та визначення терміну зберігання замороженої заливної прісноводної риби на основі зазна­ченої вище теорії.

Об' єкт дослідження - заливна рибна продукція з використанням товстолобика та додаванням рослинних добавок, обраних з ураху­ванням вітамінного й мінерального складу, вмісту антиоксидантів, пектинових речовин. Окрім зелені кропу та петрушки, а також морських водоростей (ламінарії) до окремих досліджуваних зразків

© Віктор Гуць, Олена Сидоренко, Раїса Дончевська, 2010додано: ягоди та сік журавлини; плоди та сік моркви; коренеплоди та сік буряка; перо зеленої та сік ріпчастої цибулі. За контроль узято зразок без рослинних добавок.

Заливну продукцію заморожували в морозильних апаратах SF-07 за температури не вище -35 оС при досягненні її всередині продукту -25 оС, а зберігали в морозильних камерах при температурі -25 оС протягом 4-х міс. із дня виготовлення.

Об'єктивна оцінка якості харчових продуктів упродовж встанов­леного терміну зберігання передбачала вивчення комплексу показни­ків, які впливають на формування споживних властивостей продукції: органолептичних, хімічних, мікробіологічних та структурно-механіч­них. За результатами експериментальних досліджень встановлено мак­симальну збереженість і стійкість біологічно активних речовин дослід­жуваної рибної продукції за рахунок стабілізуючої дії органічних кислот, біофлавоноїдів і вітамінів-антиоксидантів рослинної сировини, а також раціональних умов низькотемпературного зберігання [5; 6].

Визначено, що критичними контрольними показниками якості під час зберігання були коефіцієнти граничного навантаження, молеку­лярного зчеплення та адгезії. Ці показники характеризують структур­но-механічні властивості желейної заливки, зокрема пружність, плас­тичність і в'язкість структури. Після 4-х міс. зберігання відмічено зростання коефіцієнта граничного навантаження для дослідних і кон­трольного зразків (рис. 1).

100 80 60 40 20

0

0 ЗО

• Контроль

■    Риба заливна з журавлиною

ж Риба заливна з морквою ф Риба заливна з буряком а    Риба заливна з цибулею

60

90

120

t, діб

y = 1.4143x2 - 1.1057x + 57.2 R 2 = 0.9943

y = 1.4x 2 - 5.38x + 73.34 R 2 = 0.9229 y = 1.0571x2 - 2.0029x + 48.12

R2 = 0.9992 y = 1.6714x 2 - 5.8486x + 51.08 R 2 = 0.9995 y = 0.9214x 2 - 3.0786x + 69.8 R 2 = 0.9622

Рис. 1. Динаміка коефіцієнта граничного навантаження заливної риби при зберіганні

Н­О О «

е е

м: мі

НІ

а:

О:

і

< о о

:

:

Це зумовлено незначним ущільненням структури за рахунок змі­ни в орієнтації зв' язаних елементів і виникнення додаткових молеку­лярних зв' язків різної міцності. При цьому в формуванні структурної сітки заливки, на нашу думку, беруть участь не стільки ізольовані молекули, скільки їхні вторинні структурні сполуки - конгломерати. Важливим чинником, який вплинув на підвищення пружності заливки, є також виморожування вільної вологи, що узгоджується із резуль­татами дослідження вологозатримувальної здатності та вмісту вологи в продукті.

Для дисперсних систем типу заливної риби на початковому етапі низькотемпературного зберігання з підвищенням пружності заливки спостерігалося незначне зростання в'язкості, яка потім поступово знижувалася (рис. 2).

300

250

200

150 4

100 4 50 0

30

60 90 120

t, діб

Контроль

■   Риба заливна з журавлиною

+ Риба заливна з морквою ♦ Риба заливна з буряком а   Риба заливна з цибулею

R 2 = 0.7581

y = 9.5583Х3 - 95.082Х2 + 280.86x - 25.46

R 2 = 0.5456 y = 4.725x3 - 41.925x2 + 113.75x + 102.24

R 2 = 0.1748

y = 2.2083x 3 - 16.175x2 + 40.217x + 136,48

R2 = 0.3871

y = 5.2667x 3 - 46.093x 2 + 116.54x + 113.74 R 2 = 0.1644

y = 4.275x3 - 29.232x2 + 53.693x + 156.84

Рис. 2. Динаміка коефіцієнта молекулярного зчеплення заливної риби при зберіганні

Зниження коефіцієнта молекулярного зчеплення заливки можна пояснити перш за все руйнуванням структурної сітки та частини кон­гломератів. Проте після 60-ти діб зберігання відмічено підвищення в' язкості, однак менш інтенсивне, ніж пружності.

Досліджуючи характер зміни поверхневих властивостей заливної продукції при зберіганні, встановлено закономірність зниження міцності адгезії для всіх варіантів досліду (рис. 3).

Після 4-х міс. зберігання значення коефіцієнта адгезії для кон­трольного зразка знизилося на 70 %, зразка з журавлиною - на 64.7, з морквою - на 76.9, буряком - на 72.7, цибулею - на 64.3 %. Отриманірезультати дають змогу стверджувати, що зі збільшенням тривалості зберігання продукції внутрішня енергія молекулярної взаємодії між компонентами заливки послаблюється.

Отже, для прогнозування гарантійного терміну зберігання залив­ної рибної продукції на основі кінетичної теорії моделювання кри­тичним параметром оптимізації визначено структурно-механічні влас­тивості, а саме - міцність структури заливки, що характеризується коефіцієнтами граничного навантаження та молекулярного зчеплення. Проте необхідно враховувати, що міцність структури заливки є уза­гальненою реологічною характеристикою, яка в приведених відносних одиницях характеризує консистенцію досліджуваного продукту й визначає здатність заливки чинити опір пластичній деформації та руйнуванню під дією навантажень. Вона дає можливість чисельно визначити, охарактеризувати та порівняти реологічні коефіцієнти, які характеризують структурно-механічні властивості заливної рибної продукції з рослинними добавками, визначені за допомогою різних приладів при певних умовах зберігання.

0,18 0,16 0,14

а" 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02

0

30

60

90

120   t, діб

• Контроль

■ Риба заливна з журавлиною

Ж Риба заливна з морквою

♦ Риба заливна з буряком а Риба заливна з цибулею

y = -0.0043x2 + 0.0057x + 0.098 R 2 = 0.9947

y = -0.0014x2 - 0.0194x + 0.192

y = -0.0029x2 - 0.0089x + 0.144

y = -0.0021x2 - 0.0061x + 0.116 R 2 = 0.9877

y = -0.0021 x2 - 0.0101 x + 0.152 R2 = 0.9771

0

R  = 0.9985

R' = 0.9934

Рис. 3. Динаміка коефіцієнта поверхневого натягу заливки при зберіганні

Якщо змінити умови дослідження (розміри та матеріал індентора, швидкість і глибину його занурення), то визначена різними методами міцність структури матиме відмінні чисельні значення, що відповідає реодинамічній теорії моделювання структурно-механічних властивос­тей в'язко-пружно-пластичних дисперсних систем. Головними посту­латами цієї теорії є залежність отриманих чисельних значень резуль­татів від методів і умов проведення досліджень. Залежно від стану та умов навантаження продукт має різні реологічні коефіцієнти, що ха­рактеризують його структурно-механічні властивості [7; 8].

Для об'єктивності прогнозування терміну зберігання рибної про­дукції встановлено, що доцільним є урахування міцності заливки як критичного параметру оптимізації, що визначався різними методами пенетрацї: із використанням гравітаційного пенетрометра [9] та уні­версального комп'ютерного вимірювального приладу (УКВП) [10].

Для дослідження структурно-механічних властивостей заливної прісноводної риби побудовано модель, яка характеризує механізм пе-нетрації досліджуваної дисперсної системи індентором (рис. 4).

Fo

F1

F2

///////////

Рис. 4. Механічна модель досліджуваної системи: F0 - навантаження, під дією якого відбувається занурення індентора, Па; F1 - граничне навантаження, Па; F2 - в'язкий опір руху індентора, Па-с

В'язкий опір руху індентора залежить від швидкості занурення й характеризує молекулярне зчеплення в дисперсній системі та вира­жається формулою:

F2

ds(t)

dt (1)

де п - коефіцієнт динамічної в'язкості, Па-с; s(t) - відносна глибина занурення індентора.

Проникнення голчатого індентора в структуру досліджуваного зразка відбувається тоді, коли навантаження, прикладене до нього, буде виражене рівнянням:

ds(t) dt

■ri.

(2)

Рівняння (2) характеризує силову рівновагу при повільному зану­ренні індентора в зразок, тобто міцність структури заливки.

Граничне навантаження (F{) характеризує зусилля, при якому по­чинається незворотне деформування (занурення індентора в товщу за­ливки). Оскільки заливка є в'язко-пружно-пластичною дисперсною системою, можна вважати Fi = const.

При дослідженні структурно-механічних властивостей заливки продукції гравітаційним індентором швидкість його занурення значна, тому рівняння руху індентора матиме вигляд:

m.£j& + Fi + F2 = 0, (3) dt

де m - маса індентора, кг.

Рівняння (2) та (3) використано для знаходження зусилля пенетрацї.

При визначенні міцності заливки УКВП, тобто силовим вве­денням індентора в досліджуваний зразок, необхідно враховувати конструктивні особливості універсальної вимірювальної системи та повільне занурення індентора. У цьому випадку розв'язок рівняння (2) при початкових умовах t = 0 => s = 0 набуло вигляду:

s(t )=(ЛП^_ (4)

Виконавши диференціювання рівняння (4), знайдено відносну швидкість занурення індентора:

dt п

За умови використання приладу в режимі постійної швидкості руху індентора напругу F0 визначено з рівняння (5):

Fo =       Л + Fi. (6) dt

Підставивши у рівняння (6) експериментальні значення п і F1,

ds ґ \

швидкість (t), що характеризує вимірювальну систему, отримано за-

dt

лежність F0 від t для досліджуваних зразків заливної риби з рос­линними добавками (рис. 5).

Отже, залежно від часу зберігання міцність консистенції заливної продукції зростає у зразках: контрольному - в 1.48 раза, з журавлиною -1.37, морквою - 1.38, буряком - 1.44, цибулею - в 1.27 раза. Отримано поліноміальну залежність міцності заливки, визначеної УКВП, від тривалості зберігання та побудовано трендові рівняння.

И її' О Нн

о а:

К Ч:

Рн

S мі

< V-о <\

100 90 80 70

С    60 ] fa° 50 40 -30 -20 10

0 30

• Контроль

■ Риба заливна з журавлиною

ж Риба заливна з морквою

♦ Риба заливна з буряком а Риба заливна з цибулею

60 90 120  t, діб

y = 1.7143*2 - 3.0857* + 63.4 y = 0.8571* 2 + 0.8571* + 69 y = -0.2143* 2 + 6.7857* + 52.,5 y = 0.6429* 2 + 2.4429* + 47.2 y = 1.3571*2 - 3.0429* + 69.6

Рис. 5. Залежність міцності структури заливної риби (F0), визначеної УКВП,

від тривалості зберігання (t)

При дослідженні структурно-механічних властивостей заливної риби гравітаційним пенетрометром, підставивши F2 у рівняння (3), отримано:

dt2 w    1 dtX!

(7)

Скориставшись методами символьної комп'ютерної математики

ds

Maple та враховуючи початкові умови t = 0 => s(0) = 0 => — = V0, отри-

dt

мано розв'язок рівняння:

т(Г0п + F1) - me1 m\Г0п + F1) F1t

if

if

(8)

Виконавши диференціювання, знайдено швидкість занурення індентора:

dt л e m (У()гі + F1)-F1

(9)

Після диференціювання рівняння (6) отримано другу похідну прискорення:

d (\ e dt2 w

m

(10)

It

Помноживши прискорення на масу індентора, визначено зусилля опору, що характеризує міцність структури (F01):

(11)

Таким чином, досліджуючи консистенцію желейної заливки із використанням гравітаційного пенетрометра, міцність структури (F01) як критичного параметра оптимізації знайдено з рівняння (11). Слід мати на увазі те, що F01Ф F0 (рис. 6).

о

100 п 90 80 70 60 50

40 -30 -20 10

0

0

30

• Контроль

■ Риба заливна з журавлиною

ж Риба заливна з морквою

♦ Риба заливна з буряком ▲ Риба заливна з цибулею

60 90

y = 1.5586*2 - 2.8534* + 57.138 y = -0.1157*2 + 6.0763* + 57.222 y = -0.1814* 2 + 6.0246* + 47.34 y = 0.5614*2 + 2.2694* + 42.454 y = 1.2064*2 - 2.6596* + 62.564

120   t, діб

Рис. 6. Залежність міцності структури заливної риби (F01), визначеної гравітаційним пенетрометром, від тривалості зберігання (t)

У результаті математичної обробки отриманих даних за моделями (2) та (3) встановлено, що максимально допустимий термін низькотем­пературного зберігання заливної рибної продукції становитиме 90 діб при температурі -25 оС. Протягом визначеного терміну заливна пріс­новодна риба характеризується високою харчовою та біологічною цінністю, гармонійними смаком і ароматом, пружно-еластичною кон­систенцією заливки та відсутністю синерезису.

Отже, в результаті виконаних досліджень отримано математичні моделі (6) і (11), що описують кінетику зміни критичного параметра оптимізації - міцності структури заливної рибної продукції під час товароруху, - та дають змогу прогнозувати термін її зберігання.

список використаних джерел

1. Сидоренко О. В. Формування асортименту та якості риборослинних продуктів : монографія / Олена Володимирівна Сидоренко. — К. : Київ. нац. торг.-екон. ун-т, 2006. — 313 с.

2. Гуць В. С. Моделирование показателей качества пищевых продуктов и прогнозирование срока их годности / В. С. Гуць // Упаковка. — 2009. — № 3. — С. 30—34.

3. Quast D. G., Karel M. Computer seinukation of storage life of foods un-dergroing spoilage by two interacting mechanisens / D. G. Quast, M. Karel // J. Food Science. — 1972. — N 5. — Р. 679—683.

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

В Гуць, О Сидоренко, Р Дончевська - Зміна структурно-механічних властивостей замороженої заливної риби при зберіганні