Научные и практические аспекты системного анализа проблемно-ориентированных этапов жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Густова Татьяна Владимировна

• Густова Татьяна Владимировна
• доктор наук
• 2023

Оглавление диссертации доктор наук Густова Татьяна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1.1 Возможности системного подхода к решению проблемных задач

1.2 Жизненный цикл с позиции системного подхода

1.3 Микробиологические аспекты используемых при производстве мясных и мясосодержащих консервов ингредиентов

1.4 Технологические значимые признаки мясного сырья

1.4.1 Атипичный характер автолиза

1.4.2 Пути технологической коррекции мясного сырья с атипичным автолизом

1.5 Аспекты созревания мяса

1.6 Заключение по анализу состояния проблемы

ГЛАВА 2 МЕТОДОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Методологические подходы к научным исследованиям

2.2 Объекты исследований

2.3 Методы исследований

ГЛАВА 3 СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИДЕНТИФИКАЦИИ СИСТЕМНОСТИ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И КАЧЕСТВА МЯСНЫХ И МЯСОСОДЕРЖАЩИХ КОНСЕРВОВ ПО СОВОКУПНОСТИ СФОРМУЛИРОВАННЫХ ПРИЗНАКОВ

3.1 Идентификация системности проблемы обеспечения безопасности

и качества мясных и мясосодержащих консервов

3.2 Системность проблемы в плоскости принятия решения

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА МЯСНЫХ И МЯСОСОДЕРЖАЩИХ КОНСЕРВОВ С ПОЗИЦИИ ГНОСЕОЛОГИЧЕСКОГО И СИСТЕМНОГО ПОДХОДОВ

4.1 Гносеологический подход к понятийному аппарату «жизненный цикл»

4.2 Разработка модели жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов

4.3 Количественная оценка жизненного цикла мясных и

мясосодержащих консервов

ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ПРОБЛЕМНОЙ ОРИЕНТИРОВАННОСТИ ЭТАПОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА С ВАРИАТИВНЫМ АЛГОРИТМОМ КОНВЕРГЕНЦИИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ НА ЭТАПЕ ПРЕДПРОИЗВОДСТВА

5.1 Микробиологическая нагрузка ингредиентов и их смеси мясных и мясосодержащих консервов и приоритетность показателей безопасности и качества

5.2 Определение критериальности показателей, определяющих баланс безопасности мясных и мясосодержащих консервов

5.3 Разработка концепции проблемно-ориентированных этапов жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов

5.4 Разработка алгоритма конвергенции принятия решений

ГЛАВА 6 ИЕРАРХИЧНОСТЬ ПОДСИСТЕМ ЭТАПА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА МЯСНЫХ

И МЯСОСОДЕРЖАЩИХ КОНСЕРВОВ

6.1 Разработка функциональной диаграммы производственного процесса мясных и мясосодержащих консервов инструментарием ГОЕБО на основе системного подхода

6.2 Выявление фактора рисковых ингредиентов на уровне декомпозиции А0-2, влияющего на изменение показателей безопасности и качества готовой продукции

6.2.1 Исследование влияния используемого мясного сырья с отклонениями в показателях качества на характеристики готового продукта

6.2.2 Оценка безопасности и качества консервов, изготовленных из охлажденного мяса с выявленными пороками качества

6.2.3 Гистологические исследования консервов из мяса с

выявленными пороками качества

6.2.4 Влияние замораживания на выявленные пороки мясного сырья и качество консервов, изготовленных из сырья с пороками качества после размораживания

6.2.5 Исследование влияния мяса разного срока созревания на показатели качества готовой продукции

6.2.5.1 Гистологические исследования охлажденной говядины разного срока созревания

6.2.5.2 Физико-химические показатели мясных систем консервов, изготовленных из охлажденной говядины разной стадии созревания

6.2.5.3 Структурно-механические свойства мясной системы консервов, изготовленной из говядины разного срока созревания

6.2.5.4 Влияние мяса разного срока созревания на деструктивные особенности белковой системы консервов, выявленных методом электрофоретического разделения белков

6.2.5.5 Гистологические исследования и сенсорные характеристики консервов из говядины разного срока созревания

6.2.5.6 Исследование спектра ароматических летучих компонентов запаха в консервах из говядины после 24 ч созревания

6.2.6 Влияние растительного сырья с выявленными пороками на показатели безопасности и качества консервов и необходимость контроля растительного сырья по дополнительным показателям

6.2.6.1 Исследование воздействия температуры стерилизации на пороки качества растительного сырья: чечевицы и перца черного

6.2.6.2 Результаты исследований рецептурной смеси мясорастительных консервов с использованием чечевицы и перца черного

до и после стерилизации

6.2.6.3 Оценка потребительской упаковки с позиции микробиологической обсемененности

6.3 Дополнительный мониторинг микробиологической нагрузки на уровне декомпозиции А0-3, влияющей на изменение показателей безопасности готовой продукции

6.4 Методический подход к исследованию температурного поля автоклава

6.4.1 Разработка и апробация химических тестов-индикаторов плавления

6.4.2 Результаты валидационных испытаний химических тест-индикаторов плавления по определению холодной точки автоклава

6.4.2.1 Основные технические характеристики и принцип работы тест-индикаторов плавления

6.4.2.2 Аппаратура, оборудование, материалы и реактивы

6.4.2.3 Подготовка к валидационным испытаниям

6.4.2.4 Интерпретация полученных результатов

6.4.2.5 Интерпретация результатов валидации

6.5 Резюмирующие положения анализа этапа производственного процесса жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов

6.5.1 Профильно-дескрипторный метод анализа

6.5.2 Методический подход к инструментальному определению осадка в мясных консервах

6.5.3 Методологии электрофоретического разделения белков

ГЛАВА 7 СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К СТАБИЛИЗАЦИИ БЕЗОПАСНОСТИ

И КАЧЕСТВА МЯСНЫХ И МЯСОСОДЕРЖАЩИХ КОНСЕРВОВ НА ЭТАПЕ ПОСТПРОИЗВОДСТВА

7.1 Изучение влияния модельного замораживания на геометрию швов металлической потребительской упаковки

7.2 Исследование метаморфизма физико-химических процессов и значений показателей безопасности консервов при их хранении в

замороженном состоянии

7.3 Исследование динамики показателей безопасности и качества консервов после модельного замораживания

7.4 Влияние ненормированных зимних условий хранения на метаморфизм физико-химических процессов, органолептические показатели

и показатели безопасности консервов

7.5 Влияние ненормированных летних условий хранения на динамику физико-химических процессов, органолептические показатели и показатели безопасности консервов

7.6 Исследование динамики показателей безопасности и качества консервов после модельного превышения нормированных температур хранения

7.6.1 Исследование динамики показателей безопасности и качества консервов при температуре хранения 25 °С

7.6.2 Исследование динамики показателей безопасности и качества консервов при температуре хранения 40 °С

7.7 Резюмирующие положения анализа этапа постпроизводства

жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ТЕРМИНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 Письмо ТК 226 «Мясо и мясная продукция» о разработке межгосударственных и национальных стандартов

Приложение 2 Письмо ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М.Горбатова» РАН о разработке и внедрении технологических инструкции к межгосударственным и национальным стандартам

Приложение 3 Производственные акты изготовления опытных партий мясных консервов из мяа разного срока созревания

Приложение 4 Рекомендации по использованию мяса с пороками качества PSE и DFD при производстве мясных и мясосодержащих

консервов (титульный лист)

Приложение 5 Рекомендации по оценке и управлению технологическими и микробиологическими рисками при производстве мясных и мясосодержащих консервов на предприятиях мясной

промышленности (титульный лист)

Приложение 6 Рекомендации по поставке и подготовке потребительской упаковки и укупорочных средств, наполнению и герметизации упаковки при производстве мясных и мясосодержащих

консервов (титульный лист)

Приложение 7 Рекомендации по сортировке мясных и мясосодержащих консервов и использованию консервов с физическим

браком (титульный лист)

Приложение 8 Рекомендации по подготовке к складированию мясных

и мясосодержащих консервов (титульный лист)

Приложение 9 Методические рекомендации по определению «холодной точки» автоклава с использованием химических тест-

индикаторов плавления (титульный лист)

Приложение 10 Порядок организации процессов производства мясных и мясосодержащих консервов и проведения контроля параметров

технологических процессов. Общие рекомендации (титульный лист)

Приложение 11 Письмо ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем

им. В.М.Горбатова» РАН о включении метода определения объема

белковых веществ в СТО 46429990-182-2921 «Российская система качества. Консервы мясные. Свинина тушеная высший сорт. Потребительские

испытания»

Приложение 12 Рекомендации по снижению сроков годности мясных кусковых в собственном соку стерилизованных консервов для питания спецпотребителей (титульный лист)

Приложение 13 Типовая методика криминалистического исследования

мясных и мясосодержащих консервов (титульный лист и 2-я страница)

Приложение 14 Мясорастительный консервированный продукт и

способ его производства, патент Яи 2281009 С1 (копия 1-го листа)

Консервированный продукт и способ его производства, патент Яи 2007109997А (копия 1-го листа)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научные и практические аспекты системного анализа проблемно-ориентированных этапов жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Проблематика национальных интересов лежит, в том числе, в плоскости «.обеспечения населения качественной и безопасной пищевой продукцией.». Векторы реализации государственной политики касаются обеспечения физической доступности пищевой продукции путем развития транспортной и логистической инфраструктуры в отдаленные регионы страны и необходимости контроля соответствия продукции требованиям технических регламентов и совершенствование организации контроля качества и безопасности продукции, включая создание современной технической и методической базы [Указ Президента РФ 21 января 2020 г за №20].

Мясные и мясосодержащие консервы являются продуктом стратегической важности, представляющими собой сложную замкнутую систему, длительного срока годности и сохраняющих качество и безопасность в нормируемых температурно-влажностных условиях: в диапазоне температур от 0 до 20 °С и относительной влажности воздуха не более 75%. Консервы, как самостоятельная сложноорганизованная система, так и процесс их производства с многообразными связями, характеризуемыми непрерывностью и дискретностью, чувствительны к флуктуациям, имеющими разные последствия для безопасности продукции. Решая вопросы качества консервов, могут быть созданы проблемы безопасности продукции. Синхронизации количественных и качественных факторов безопасности и качества мясных и мясосодержащих консервов в рамках компромиссных решений стабилизации продукции в течение всего срока годности способствует системный подход к анализу проблемной ситуации.

При общем признании значимости системного подхода у исследователей существуют различные представления о его сущности и способах применения. При этом состоятельность системного подхода в решении проблемных ситуаций была подтверждена, например, в анализе обработки измельченного зерна; при тепловой обработке мяса ИК-облучением; с помощью системного подхода решали проблемы производства хлебобулочных изделий; широко использовали

такой инструмент системного подхода как оценка жизненного цикла продукции в решении задач экологической устойчивости сельскохозяйственной продукции или переработанной пищевой продукции. Процессный подход систем качества, имеющий отклик в мясной промышленности, не имеет такого инструмента и не предусматривает ни моделей жизненного цикла продукции, ни анализа жизненного цикла, хотя и упоминает об этом в цикле Деминга. До настоящего момента производственный процесс мясных и мясосодержащих консервов и сам продукт, как самостоятельную единицу, сохраняющую не менее 5 лет безопасность и качество, в России и за рубежом не оценивали с позиции системного подхода с использованием методологии жизненного цикла, что является важным и перспективным в решении поставленных задач.

Применение превентивных мер в ограниченных пределах системы, определяющих проблемно-ориентированные этапы жизненного цикла консервов, по обеспечению безопасности и качества консервов на стадии их формирования с акцентным вниманием на ненормируемые ранее требования, предъявляемые к используемым сырью и материалам и акцент на принятии мер к сохранению безопасности и качества консервов в нерегулируемых условиях является задачей впервые решаемой, важной и актуальной не только для предприятий промышленности и рядового потребителя, но и для спецконтингента России.

Разработанность темы

Практическое применение методологии системного анализа в пищевой промышленности с целью оценки безопасности и качества продукта или процесса производства продукта освещено отрывочно и представлено, в частности: в работе Беляевой М.А., направленной на разработку иерархической структуры процесса тепловой обработки мяса ИК-облучением с позиции эффективного аппаратурного оснащения; Медведева П.В., применившего системный анализ с позиции оптимизации производства хлебобулочных изделий с использованием белковых концентратов; Леонова Д.В., Муратовой Е.И. и Дворецкого С.И., использующих CASE-технологии, применение которых дали возможность сократить временные и материальные затраты на разработку желейных конфет за

счет эффективного распределения работы специалистов. Отдельные публикации зарубежных авторов Perez-Martinez M. M., Laso J., Iribarren D. и др. посвящены оценке жизненного цикла консервов из морепродуктов, фрикаделек с овощами и консервов из свинины, но с позиции нагрузки их производства на окружающую среду. Работ, рассматривающих мясные и мясосодержащие консервы с использованием системного подхода в аспекте их жизненного цикла с целью оценки сохранности безопасности и качества в течение всего срока годности и с учетом логистических структур поставок не получили должного развития и не представлены как в отечественных базах данных, так и международных.

В плоскости изучения вопроса влияния сырья и материалов на безопасность и качество готовой продукции внесли вклад многие отечественные и зарубежные ученые. Изучением характера процессов, протекающих в мясе после убоя, факторами, влияющими на аномальный ход автолиза, занимались Соколов А.А., Соловьев В.И., Татулов Ю.В., Кудряшов Л.С., Горлов Н.Ф., Lautenschlager R, van der Wal P.G., Kauffman R.G., Marzin V. и др. Их труды сформировали научную базу знаний о специфичных физико-химических и биохимических послеубойных процессах в мясе. Но до сегодняшнего времени исчерпывающего освещения этих вопросов в литературе нет. Труды ряда авторов, в том числе Чернухи И.М., Семеновой А.А., Жаринова А.И., Гуринович Г.В., Van De Perre V., Haddad G. de B.S., направлены на решения проблемы эффективного использования мяса с пороками качества при производстве такой продукции, как колбасные изделия, продукты из мяса и полуфабрикаты и в этом направлении достигнуты значительные положительные результаты. Однако при производстве мясных и мясосодержащих консервов таких исследований практически не проводилось. Дисперсность результатов направленного использования сырья с пороками качества в консервном производстве и априорное мнение о соответствие показателей качества мясного и растительного сырья нормативам на сегодняшний день не позволяют изготавливать по классическим технология продукцию, отвечающую установленным требованиям. Работы Костенко Ю. Г., Орешкина Е.Ф., Шаговой Т.С. др. в области нормирования микробиологических нагрузок на

мясные и мясосодержащие смеси перед фасованием и являющиеся основным фундаментом для разработки обоснованных режимов стерилизации или пастеризации в условиях современного производства требуют дополнений.

Вышеизложенное и принимая во внимание трансформацию традиционных принципов переработки мясного и растительного сырья и расширение границ поставок как сырья, так и продукции позволяет утверждать, что системный подход к анализу проблемно-ориентированных этапов жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов позволит свести к минимуму риски изготовления консервов несоответствующих по безопасности и качеству и достичь стабильности их в хранений, в том числе в экстремальных условиях, с минимальными затратами на принятие эффективных управленческих решений.

Цели и задачи исследования

На основе методологических аспектов решения системной задачи обеспечить безопасность и качество мясных и мясосодержащих консервов на проблемно-ориентированных этапах их жизненного цикла с минимизацией рассогласованности факторов, определяющих устойчивость консервов в хранении.

Для реализации были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проанализировать сущность и аспекты обоснованности задачи обеспечения безопасности и качества мясных и мясосодержащих консервов как системной проблемы и установить значимость вклада показателей качества и безопасности ингредиентов в стабильность готового продукта на этапах их формирования и сохранения.

2. Обосновать и выделить проблемно-ориентированные этапы жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов в системе «от поля до прилавка» и оценить количественный характер их эволюционного развития в плоскости безопасности и качества консервов.

3. Сформулировать научную концепцию жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов и предложить вариативный алгоритм конвергенции принятия решений при влиянии проблемных ситуационных факторов на

безопасность и качество консервов на этапах предпроизводства и производственного процесса.

4. На основе методологии системного анализа разработать контекстную диаграмму, отражающую иерархичность подсистем этапа производственного процесса жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов в обеспечении их безопасности и качества.

5. Провести теоретические и экспериментальные исследования по выявлению доминирующих факторов, отвечающих целеполаганию на проблемно-ориентированных этапах жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов.

6. Изучить динамику физико-химических, биохимических, сенсорных показателей качества и микробиологических нагрузок используемых ингредиентов и консервов в процессе воздействия на продукт температурно-влажностных параметров окружающей среды. Расширить номенклатуру критериальных показателей оценки стабильности консервов в процессе длительного хранения.

7. Разработать нормативные, технические и технологические решения по устранению рассогласованности факторов, влияющих на устойчивость мясных и мясосодержащих консервов на проблемно-ориентированных этапах их жизненного цикла.

Этапы исследований диссертационной работы выполнены в рамках государственных заданий ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им.В.М.Горбатова» РАН, охватывающих проблемы интегрального контроля производства и оборота сырья и продукции, ресурсосбережения и научные основы управления биохимическими и технологическими процессами хранения продовольственного сырья и пищевых продуктов в целях стабилизации качества продукции (20162022) и конкретизированы по темам: 003.02: «Установить закономерности динамики основных микробиологических, физико-химических, биохимических и органолептических показателей мясных кусковых стерилизованных консервов для питания спецпотребителей (Минобороны, МЧС и т.д.) при хранении

продукции при нерегулируемых температурных параметрах (отрицательных температурах и температурах выше 20 °С) и разработать рекомендации по снижению сроков годности консервов при нарушении условий хранения» (20162019); 03.02: «Совершенствовать методологию разработки режимов стерилизации мясных и мясосодержащих консервов с использованием биологических тест-систем» (2019-2020); 03.01: «Разработать научно-методические подходы к идентификации, оценке и управлению микробиологическими и технологическими рисками при производстве стерилизованных мясных и мясосодержащих консервов с целью обеспечения их безопасности и качества при нормированных условиях хранения» (2019-2022).

Научная новизна исследования

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена приемлемость системного и гносеологического подходов в структуризации и анализе проблемно-ориентированных этапов жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов.

Разработана модель жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов по совокупности сформулированных признаков системности проблемы обеспечения их безопасности и качества, представляющая собой структуру критериев, определяющих единичные процессы, позволяющие идентифицировать многогранность проблемы. Сформулирован терминологический аппарат, определяющий жизненный цикл консервов и этапы жизненного цикла консервов с уточненными формулировками сути процессов этапов.

Показана приоритетность выбора значимости показателей безопасности и качества при принятии решений их воздействия на продукт и нахождение компромисса между желанием достичь определенных целей и существующими для этого возможностями в условиях современного производства, соответственно, в соотношении безопасность : качество равном 54,7% : 45,3%, подтвержденном коэффициентом конкордации 0,73.

Впервые разработана концепция проблемно-ориентированных этапов жизненного цикла консервов на основании системного подхода идентификации

проблемных мест в жизненном цикле консервов и с учетом нормирования показателей микробиологической безопасности рецептурной смеси до стерилизации при отсутствии быстрых методов их определения.

Впервые введены новые критериальные показатели при оценке качества и установлении и/или корректировки срока годности консервов на основе обобщенных экспериментальных данных по характеру протекания процессов деструкции основных составляющих консервов в нормированных и экстремальных условиях хранения.

Теоретическая и практическая значимости работы

Определены методологические подходы идентификации проблемно-ориентированных этапов производства мясных и мясосодержащих консервов, способствующие своевременному принятию ключевых решений по обеспечению выпуска безопасной и высококачественной продукции.

Научно обоснована необходимость формального описания технологического процесса производства мясных и мясосодержащих консервов на основе методологии IDEF0, позволяющая определить общие зависимости получения консервов безопасных и высокого качества от информационного, методического обеспечения процесса, отследить риски и точки принятия решений, систематизировать информацию, что служит основой управленческих решений для обеспечения повышения конкурентоспособности, безопасности, экологичности и эффективности отечественной промышленности.

Предложен алгоритм конвергенции принятия решений в реальном масштабе времени на стадии предпроизводства и производственного процесса жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов.

На основе глубокого анализа технологий и базы нормативных документов впервые разработаны, утверждены и внедрены в промышленность два межгосударственных стандарта на группы однородной продукции вида общие технические условия, требования которых дополняют терминологию ТР ТС 034/2013 «О безопасности мяса и мясной продукции» и регламентируют требования к готовой продукции разных видов консервов: ГОСТ 34177-2017

«Консервы мясные. Общие технические условия», ГОСТ 32245-2013 «Консервы мясосодержащие. Общие технические условия».

На основе современных тенденций развития консервной промышленности обновлена нормативная база межгосударственных и национальных стандартов на консервы и разработаны новые стандарты, что в комплексе охватывают практически все ассортиментные группы консервов. Все 17 межгосударственных и национальных стандартов на продукцию внедрены в промышленность. На основе экспериментальных данных дополнен новыми требованиями к потребительским упаковкам из полимерных и комбинированных материалов межгосударственный стандарт ГОСТ 13534-2015 «Консервы мясные и мясосодержащие. Упаковка, маркировка и транспортирование».

Разработана современная органолептическая оценка мясных и мясосодержащих консервов, основанная на профильно-дескрипторном методе. Систематизированные результаты экспериментальной органолептической оценки легли в основу ГОСТ 33741-2017 «Консервы мясные и мясосодержащие. Методы определения органолептических показателей, массы нетто и массовой доли составных частей», внедренного в промышленность.

На основе экспериментальных данных по влиянию экстремальных температурно-влажностных условий на сохранность безопасности и качества мясных и мясосодержащих консервов, являющихся частью продовольствия спецпотребителя Северных регионов России и выполняющих свой долг в южных регионах, разработаны и внедрены «Рекомендации по снижению сроков годности мясных кусковых в собственном соку стерилизованных консервов для питания спецпотребителей» (2019).

По совокупности результатов систематизации требований стандартов по отбору проб консервов и подготовки их к испытаниям, стандартов на методы исследований и стандартов на продукцию - консервы, поставляемые для обеспечения питанием спецпотребителя, с целью контроля безопасности и качества разработана и внедрена в системе Следственного комитета РФ «Типовая методика криминалистического исследования мясных и мясосодержащих

консервов» (2022).

На основе результатов анализа модификаций стерилизующего оборудования, результатов апробации при различных температурно-временных параметрах процесса стерилизации новых химических тестов плавления отечественного производства, и результатов работ по их валидности в отношении равномерности прогрева теплового поля камеры автоклава в промышленных условиях, разработаны и внедрены в промышленность «Методические рекомендации по определению холодной точки автоклава при стерилизации мясных и мясосодержащих консервов с использованием химических тестов плавления» (2020).

Систематизация результатов хранения мясных и мясосодержащих консервов в нормированных и экстремальных условиях, учитывая базу данных в результате применения СТО 00419779-010-2019 «Консервы мясные и мясосодержащие. Организация и порядок проведения исследований по ускоренному обоснованию срока годности», позволила оценить и расширить номенклатуру критериальных показателей, по динамики значений которых судили о стабильности консервов; на основе формализации используемых показателей, разработан проект национального стандарта ГОСТ Р «Консервы мясные и мясосодержащие стерилизованные. Общие положения, организация и порядок проведения ускоренных испытаний при установлении сроков годности», находящийся на стадии согласования.

На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны, утверждены и внедрены в промышленность: «Рекомендации по использованию мяса с пороками качества PSE и DFD при производстве мясных и мясосодержащих консервов» (2020), «Рекомендаций по организации оценки и управления технологическими и микробиологическими рисками при производстве мясных и мясосодержащих консервов на предприятиях мясной промышленности» (2021), «Порядок организации процессов производства мясных и мясосодержащих консервов и проведения контроля параметров технологических процессов. Общие рекомендации» (2022). Обновлены в

соответствии с современными требованиями и внедрены в промышленность «Рекомендации по поставке и подготовке потребительской упаковки и укупорочных средств, наполнению и герметизации упаковки при производстве мясных и мясосодержащих консервов» (2021), «Рекомендации по подготовке к складированию мясных и мясосодержащих консервов» (2021), «Рекомендации по сортировке мясных и мясосодержащих консервов и использованию консервов с физическим браком» (2022).

Научные положения и результаты экспериментальных исследований используют в лекционных материалах и на практических занятиях при обучении специалистов промышленности в рамках семинаров на базе ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН или в условиях предприятий и организаций промышленности.

Методология и методы исследований определены последовательностью построения рабочей гипотезы на основе формирования объективной информации и анализа проблемы получения стабильных по безопасности и качеству консервов; формулирования цели и задач; создание научной гипотезы на основе системного подхода декомпозиционной модели жизненного цикла консервов; апробации научной гипотезы при экспериментальных исследованиях в промышленных и лабораторных условиях; проведения исследований с использованием современных стандартных и усовершенствованных методов и анализа полученных результатов с математической обработкой; подтверждения решения поставленных задач и разработки и внедрения в промышленность нормативных и технических документов.

Научные положения, выносимые на защиту

- методология формализации сложной задачи обеспечения безопасности и качества мясных и мясосодержащих консервов на основе системного подхода к ее идентификации по совокупности признаков;

- концептуальная модель проблемно-ориентированных этапов жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов с пороговыми значениями их эволюционного развития в зависимости от эффективного использования ресурсов

и разработанным терминологическим аппаратом;

- концепция этапов жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов на основе обоснованного компромисса между безопасностью и качеством консервов, не затрагивающим режимы тепловой обработки;

- теоретические и экспериментальные аспекты аргументированного расширения критериальных показателей для оценки и установления сроков годности мясных и мясосодержащих консервов, в том числе транспортируемых и/или хранящихся в экстремальных условиях.

Степень достоверности и апробация работы

Достоверность и обоснованность основных результатов подтверждены объемом современных теоретических методов и экспериментальных исследований, их математической обработкой, корректным и достаточным использованием методов исследований, публикациями в рецензируемых журналах и обсуждением на конференциях полученных результатов и их внедрением в промышленность.

Основные результаты диссертации доложены и/или опубликованы в материалах конференций и конгрессах всероссийского и международного уровней, в том числе: 55 International Congress of Meat Science and Technology (Copenhagen, Denmark, 2009); 54th and 56th International meat industry conference (Serbia, Belgrade, 2007; 2011); 58-м Международном Конгрессе по вопросам науки и технологии мясной промышленности (Канада, 2012); 56 International Congress of Meat Science and Technology (Jeju, Korea, 2010); 57-th ICoMST -Global challenges to production, processing and consumption of meat» (Belgium, 2011); Международной научно-практической конференции «Продовольственная безопасность в контексте новых идей и решений» (Казахстан, г. Семей, 2017); Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Беларусь, г. Могилев, 2017); Международном военно-техническом форуме «АРМИЯ-2018» «Прорывные разработки и технологии в области продовольственного и медицинского обеспечения военнослужащих» (Россия, г. Москва, 2018); Международной научно-практической конференции посвященной

памяти В.М. Горбатова (Россия, г. Москва, 2006-2008; 2010-2013 2016-2018; 2022); Международной научно-практической конференции «Мосоловские чтения» (Россия, г. Йошкар-Ола, 2011; 2015-2019); Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов», «Научно -инновационные аспекты при создании продуктов здорового питания» и т.д. (Россия, г. Углич, 2010; 2012); Международной научно-практической конференции «О проблемах обеспечения в современных условиях количественной и качественной сохранности материальных ценностей, поставляемых и закладываемых в государственный резерв» (Россия, г. Москва, 2011); Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции в условиях ВТО», «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях», «Новые подходы к разработке технологий производства и переработки сельскохозяйственной продукции» и т.д. (Россия, г. Волгоград, 2013; 2014; 2018); Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции», «Перспективные технологии в агропромышленном комплексе» (Россия, г. Краснодар, 2013, 2018); Международной научно-практической конференции «Пищевые ингредиенты России 2019» (Россия, г. С-Петербург, 2019); Международной конференции «Качество и безопасность продуктов питания» (Россия, г. Москва, 2021).

По теме диссертации опубликовано 98 печатных работы, из них: 6 публикаций в изданиях, индексируемых международной базой данных Scopus, 38 - в рецензируемых изданиях ВАК РФ, 7 - в изданиях РИНЦ, 46 публикаций в материалах международных конгрессов и конференции, 2 патента на изобретение, 1 Энциклопедия «Пищевые технологии». Том 5 «Технологии мясной промышленности, книга 2, (часть 4 «Производство мясных и мясорастительных консервов»).

Диссертационная работа оформлена в виде монографии на русском языке, состоящей из введения, 7 глав, заключения и 288 используемых источников, 14 приложений. Основное содержание работы изложено на 369 страницах, включает 183 рисунка и содержит 44 таблицы.

Личный вклад автора. Диссертационная работа представляет собой научный труд обобщенных аналитических и экспериментальных исследований за 15-ти летний период лично автором или при его прямом участии. Личный вклад автора вложен в разработку теоретического анализа и методологии работы, определении цели и пути ее воплощения, разработку научной гипотезы, экспериментальное получение и анализ результатов, их промышленную апробацию, разработку нормативной и технической документации.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1.1 Возможности системного подхода в решении проблемных задач

Не одно десятилетие изучение многообразных систем в живой и неживой природе или в человеческом обществе приводило к попыткам классифицировать их как собственно системы или к ранжированию направлений этих исследований. В результате такие понятия как «система», «системный подход», «системный анализ» получили широкое распространение, но общепринятых определений этих понятий нет. Терминам давались различные определения, вносились ограничения по их применению или уточнения.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Густова Татьяна Владимировна, 2023 год

использования

Таким образом, сушка веществ под вакуумом дала положительные результаты за счёт удаления гидратированной воды из вещества. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования «моно»-индикаторов плавления для контроля температурных режимов в технологии мясной продукции. Возможно, будущие индикаторы будут выглядеть, как представлено на рисунке 6.84.

6.4.2 Результаты валидационных испытаний химических тест-индикаторов плавления по определению холодной точки автоклава

Производители консервов должны гарантировать выпуск на рынок продукции, отвечающей требованиям качества и безопасности. Одним из параметров, оказывающих критическое влияние на безопасность и который гарантированно нельзя проверить в процессе производства, является промышленная стерильность.

Для подтверждения стерильности невозможно использовать какую-либо контрольную операцию в производственном процессе. Необходимо подтвердить, что осуществляемый на производстве процесс стерилизации, гарантированно обеспечивает промышленную стерильность получаемого продукта.

Результатом валидации процесса стерилизации является демонстрация того, что в конкретных условиях стерилизационный цикл может быть эффективно, и воспроизводимо, выполним на стерилизуемой нагрузке, предусмотренной

технологическим процессом для конкретного продукта.

Учитывая важность процесса стерилизации в подтверждении безопасности и качества консервов в состав технической документации должно быть включено требование о предоставлении сведений о методах валидации в отношении процесса стерилизации.

6.4.2.1 Основные технические характеристики и принцип работы тест-индикаторов плавления

Тест-индикаторы плавления (далее - индикаторы) предназначены для контроля температур теплового поля камеры автоклава и представляют собой герметично запаянную трубку с химическим веществом, меняющим свое агрегатное состояние и цвет при достижении заданной температуры (рисунок 6.85). Работа индикатора основана на визуальной оценке состояния и цвета вещества индикатора.

122

Рисунок 6.85 - Фотография тест-индикаторов плавления на 110, 115 и 120°С

6.4.2.2 Аппаратура, оборудование, материалы и реактивы

Марка, тип автоклава и вид теплоносителя приведены в таблице 6.21. Таблица 6.21 - Перечень стерилизующего оборудования

№ Марка Тип Вид Примечание

стерилизующего стерилизующего теплоносителя

оборудования оборудования стерилизующего

оборудования

1 Б6-КА-2-В-2 Водяной автоклав, Вода

вертикальный

двухкорзиночный

периодического

действия с

цилиндрическими

перфорированными

корзинами

Измерительное оборудование:

- прибор контроля процесса стерилизации консервов ПКПСК-2;

- регистратор: комплекс измерительный 1БЭЬ;

- максимальный термометр. Химические тест-индикаторы плавления:

- тесты плавления на 115 °С;

- тесты плавления на 120 °С.

6.4.2.3 Подготовка к валидационным испытаниям

А. Подготовка тест-индикаторов плавления

Перед использованием тест-индикаторы плавления необходимо проверить:

- дату окончания срока годности;

- визуально проверить целостность капилляра;

- визуально проверить цвет и агрегатное состояние вещества индикатора.

Индикаторы помещали в потребительскую предварительно перфорированную потребительскую упаковку и герметично запаивали. Потребительскую упаковку пронумеровывали.

Б. Выбор температурных режимов стерилизации

Апробацию проводили на режимах стерилизации, установленных для мясных кусковых консервов, изготовленных в металлической банке массой нетто

325 г. Режимы стерилизации приведены в таблице 6.22. Таблица 6.22 - Режимы стерилизации

Режимы стерилизации при 120°С Режимы стерилизации при 115°С

20-50-20 0,18-0,22 МПа 20-90-20 0,15-0,18 МПа

В. Выбор контрольных точек в камере стерилизующего оборудования Учитывая, что объем стерилизационной камеры автоклава превышает 1,9

-5

м , число контролируемых точек составит не менее 11 (рисунок 6.86):

т.1 - у загрузочной крышки; т.2 - внизу нижней части корзины; т.3 - в внизу 1/3 части верхней корзины; т.4 - в внизу 1/3 части нижней корзины; т.т.5-8 - в У части верхней корзины; т.т.9-11 - в У верхней части нижней корзины.

Корзины автоклава снабжены перфорированными прокладками. Индикаторы помещали на расстоянии не менее 5 см от стенок стерилизационной камеры. Минимальное количество индикаторов - 11 шт. В точках 5-8 и 9-11 потребительскую упаковку с индикаторами располагали по кругу перфорированной прокладки корзины.

Максимальные термометры, регистратор 1БЭЬ и ПКПСК-2 были заложены в точки 1, 2 и 8 - нижняя часть первой корзины.

Рисунок 6.86 - Стерилизующее оборудование Б6-КА-2-В-2 и точки закладки

тестов плавления

Г. Подготовка измерительного оборудования

Параметры режимов стерилизации автоклава проверяли в течение цикла стерилизации в соответствии с паспортом на оборудование путем наблюдения за показаниями приборов и оценки показаний пишущего оборудования (термограммы процесса).

Работу приборов ПКПСК-2 и регистратора iBDL после цикла стерилизации в автоклаве проверяли путем распечатки и оценки параметров тепловых нагрузок.

Правильность показаний максимального термометра оценивали путем погружения его в кипящую воду в открытом сосуде в течение 6-8 мин.

6.4.2.4 Интерпретация полученных результатов

По окончании цикла стерилизации проводили проверку соблюдения заданных температурных значений по термограммам, а также определяли степень плавления химического вещества тест-индикаторов плавления. Результаты по основным температурам показаны в таблице 6.23.

Таблица 6.23 - Визуальная оценка тест-индикаторов плавления

№ № Внешний вид химического вещества Контролируемый температурный режим, °С

до стерилизации после стерилизации

1 Белый порошок Расплавленная жидкость прозрачного цвета. После охлаждения застывает в виде капли 120

2 Желтый порошок Расплавленная жидкость желтого цвета. После охлаждения застывает в виде желтой капли 115

В 11 точек автоклава было заложено 110 тест-индикаторов по 10 шт. в каждую потребительскую упаковку.

Сравнительные результаты испытаний представлены в таблицах 6.24 - 6.25.

Таблица 6.24 - Результаты испытания тест-индикаторов плавления

№ Показа- Показа- Показа- Показа- Заданная Парные

стерилизу ния ния ния ния темпера- результаты

ющего термо- максима ПКПСК регист- тура испытаний

оборудо- граммы льного -2 ратора плавле- референтного и

вания/ автокла- термо- iBDL ния альтернативно-

точки ва метра химичес го методов

закладки кого

теста вещества

1/1 121 119 120 120,5 120 +/+

1/2 120 121 121,5 123,0 120 +/+

1/3 121 - - - 120 +/+

1/4 120 - - - 120 +/+

1/5 119,5 - - - 120 +/-

1/6 120,0 - - - 120 +/+

1/7 119,5 - - - 120 +/-

1/8 119,5 119 119,6 121 120 +/-

1/9 119,5 - - - 120 +/-

1/10 120 - - - 120 +/+

1/11 120 - - - 120 +/+

Используя положения ГОСТ ИСО 16140 «Микробиология продуктов питания и кормов для животных. Протокол валидации альтернативных методов» руководствовались следующими тремя критериями: Относительная точность

Относительная специфичность (SP)

(6.2)

(6.3)

Относительная чувствительность (SE):

%, (6.4)

где N - суммарное число образцов (^А + РА + РВ + ЬЮ )• (Положительное отклонение (PD), отрицательное отклонение (N0), отрицательное согласование (КЛ), положительное согласование (РА));

К_ - суммарное число отрицательных результатов для референтного метода (АИ + Р£));

К+ - суммарное число положительных результатов для референтного метода (РА + М)у

Используя критерии, получили следующие результаты: Относительная точность: АС = 7/11 х 100 = 63,6% Относительная чувствительность: SE = 7/11 х 100 = 63,6%

Из-за отсутствия отрицательных результатов для референтного метода относительная специфичность просчитана не была.

Вычисления доверительных интервалов (С1), связанных с числом образцов приведены ниже для каждого значения (р) величин относительных точности и чувствительности.

Т.к. 10%<р<90%, приблизительно вычисляли двусторонние доверительные интервалы при 95%.

с п соответственно для р (в %)= АС, БЕ

С1 (АС) = 63,6 ± N 63,6(1-63,6)/11 С1 (АС) = 63,6 ± 19,02

Эти же значения можно интерполировать для SE.

Аналогичные расчеты проводили для тест-индикатора плавления, рассчитанного на температуру 115°С.

Таблица 6.25 - Результаты испытания тест-индикаторов плавления

№ Показа- Показа- Показа- Показа- Заданная Парные

стерилизу ния ния ния ния темпера- результаты

ющего термог- максима ПКПСК регист- тура испытаний

оборудо- раммы льного -2 ратора плавле- референтного и

вания / автокла- термо- iBDL ния альтернатив-

точки ва метра химичес ного методов

закладки кого

теста вещества

1/1 113 112 114 114,5 110 -/+

1/2 115 115 115,6 116 115 +/+

1/3 114,8 - - - 115 +/-

1/4 115 - - - 115 +/+

1/5 114,8 - - - 115 +/-

1/6 115 - - - 115 +/+

1/7 115 - - - 115 +/+

1/8 115 115 114,7 115 115 +/+

1/9 114,8 - - - 115 +/-

1/10 115,1 - - - 115 +/+

1/11 115,3 - - - 115 +/+

6.4.2.5 Интерпретация результатов валидации

В таблице 6.26 приведены полученные результаты.

Таблица 6.26 - Результаты испытания тест-индикаторов плавления

Образец PA N0 N0 Сумма Относи № Относи- N.

тест- тельная тельная

индика- точ- чувстви-

тора ность АС, % тель-ность БЕ, %

120 °С 7 4 - 11 63,6 11 63,6 -

115 °С 7 3 1 11 63,6 10 70,0 1

По результатам таблицы 6.26 на основании числа положительных отклонений показана возможность альтернативного метода получения большего числа истинно положительных результатов.

6.5 Резюмирующие положения анализа этапа производственного процесса жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов

Широкий спектр возможностей методологии IDEF0 позволил описать этап производственного процесса жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов с помощью функциональных диаграмм, детальнее разобрать задачи и проанализировать каждый блок схемы. Указывая только основные детали схематично, с помощью текстового сопровождения акцентировали внимание на деталях производственного процесса. В результате чего выявлено ряд рисковых факторов, влияющих прямо или косвенно на показатели безопасности и качества готовой продукции.

Акцентировано внимание на нижеследующем.

В разные годы исследователями установлено, что на перерабатывающие комплексы от 40 до 50% поступает сырья с признаками DFD или PSE.

Результатами исследований показано, в частности, что процесс стерилизации нивелирует различия в цветовых характеристиках мяса с пороками; замораживание не может быть использовано как способ нивелирования свойств говядины PSE при производстве мясных кусковых консервов; в консервах жесткость говядины с пороком DFD в 1,8 раза выше соответствующего значения для говядины с пороком PSE; структура мяса влияет на количество осадка в консервах; при стерилизации консервов из говядины PSE и DFD имело место нивелирование значений рН до интервала 6,16-6,20.

Для микроструктуры мышечной ткани, как свиной, так и говяжьей, с пороком DFD характерно большая степень набухания мышечных волокон по сравнению с мясом NOR, значительное количество мелкозернистой белковой массы, сформированной из саркоплазматических и контрактильных белков, и в результате деструкции сарколеммы, вышедшей в межволоконные пространства, а также распространенный характер деструкции мышечных волокон в виде поперечных трещин. Необходимо отметить наличие крови в сосудах микроциркуляторного русла и микроорганизмов в структуре мышечной ткани. Установленные изменения в структуре мышечной ткани оказывают негативное влияние на органолептические показатели готового продукта - образование значительного количества хлопьев белковых веществ в бульоне, изменению консистенции (крошливости) мышечной ткани, снижению вкусо-ароматических характеристик.

По итогам исследований разработаны «Рекомендации по использованию мяса с выявленными пороками качества PSE и DFD при производстве мясных и мясосодержащих консервов» (Приложение 4). Акцентировано внимание на том, что при производстве консервов по стандартам используют мясо созревшим.

Переход к интенсификации процессов охлаждения мяса и использование такого мяса разного срока созревания может приводить к многочисленным выявлениям несоответствующей продукции по органолептическим характеристикам. Систематизированные результаты проведенных исследований дают возможность рекомендовать использовать при производстве консервов

говядину не ранее 5 суток созревания при 0°С с целью сохранения органолептических характеристик готового продукта.

Идентифицированные технологические и микробиологические риски, связанные с использованием растительных ингредиентов ненадлежащего качества, требуют фиксации дополнительных нормативов на сырье и готовую продукцию. Так, нормирование кислотности и кислотного числа жира бобовых культур предопределит стабильность органолептических характеристик мясорастительных консервов.

На этапах технологического процесса подготовки мясных ингредиентов с разной фазой колебаний изменяется микробиологический фон изучаемой мясной системы, что показано на примере мониторинга отдельных операций производства паштетов. Требования ТР ТС 021/2011 и ТР ТС 034/2013 не нормируют КМАФАнМ, например, субпродуктов. Не на все растительные ингредиенты есть нормы. Основываясь на ранее установленных нормах в «Инструкции о порядке санитарно-технического контроля консервов на производственных предприятиях, оптовых базах, в розничной торговле и на предприятиях общественного питания», утвержденной 21 июля 1992 г. № 01-19/911 Госкомсанэпиднадзором РФ, на отдельные ингредиенты предложено ужесточенное допустимое количество МАФАнМ. Нивелирование стерилизацией повышенных микробиологических рисков на этапе производственного процесса не может обеспечить стабильность продукта в течение его жизненного цикла. На основании результатов исследований разработаны «Рекомендации по оценке и управлению технологическими и микробиологическими рисками при производстве мясных и мясосодержащих консервов на предприятиях мясной промышленности», включающих эти нормативы (Приложение 5).

Упаковка является неотъемлемой частью современной жизни. Сегодня к потребительской упаковке предъявляют жесткие требования, гарантирующие сохранность безопасности и качества готового продукта на протяжении всего срока годности. Определенную лепту в микробиологическом аспекте в общую

систему безопасности готового продукта вносит именно потребительская упаковка, как показано в настоящей главе диссертационной работы. Регламентирование этапов поставки и хранения пустой потребительской упаковки, ее санитарной обработки, проверки герметичности, учтены при разработке современной версии «Рекомендаций по поставке и подготовке потребительской упаковки и укупорочных средств, наполнению и герметизации упаковки при производстве мясных и мясосодержащих консервов» (Приложение 6). Разработанная на основе полученных данных современная версия «Рекомендации по сортировке мясных и мясосодержащих консервов и использованию консервов с физическим браком» (Приложение 7) предусматривают современные меры по утилизации или ограниченной реализации консервов с производственными дефектами. В «Рекомендациях по подготовке к складированию мясных и мясосодержащих консервов» также в современном формате изложены основные положения по организации технологических операций на складе производителя (Приложение 8).

Разработан и апробирован в условиях производства химический тест-индикатор плавления, позволяющий учитывать распределение температурного поля в камере автоклава. Результаты валидационных испытаний показали возможность альтернативного метода получать большее число истинно положительных результатов. Разработаны «Методические рекомендаций по определению холодной точки автоклава при стерилизации мясных и мясосодержащих консервов с использованием химических тестов плавления» (Приложение 9).

Нарушения порядка организации производственных процессов и контроля технологических параметров производства консервов могут привести к распространению через торговые организации продуктов опасных для здоровья потребителя, что позволяет определить методология ШЕБ0 при анализе технологических потоков. Многообразные производственные процессы, как технологические, так и нетехнологические, в результате которых создается промышленная продукция, необходимо соответствующим образом организовать,

обеспечив их эффективное функционирование в целях выпуска конкретных видов продукции высокого качества. Все перечисленные организационные реперные точки, выявленные в процессе анализа технологической цепочки консервов, предусмотрены в разработанном на их основе документе: «Порядок организации процессов производства мясных и мясосодержащих консервов и проведения контроля параметров технологических процессов. Общие рекомендации» (Приложение 10).

На основе систематизированных результатов проведенных исследований на этапе производственного процесса для оценки качества консервов были разработаны современные методические подходы, показанные ниже.

6.5.1 Профильно-дескрипторный метод анализа

В документах на конкретные ассортиментные группы консервов регламентированы органолептические характеристики не всегда позволяющие однозначно и полно идентифицировать свойства продукта, например, запах или вкус. В связи с чем, для объективной оценки использовали профильно-дескрипторный метод. Был разработан словарь дескрипторов. Оценку интенсивности дескрипторов проводили по 10-ти бальной шкале, представленной в таблице 6.27.

Таблица 6.27 -Оценка интенсивностей дескрипторов мясных консервов

«Говядина тушеная высший сорт»

Продукт в целом

Грубая соединительная ткань нет о о о о о о о о о о много

Кусочки о о о о о о о о о о

монолит кусочки

ч ш Лимфатические узлы, крупные кровеносные сосуды Нет о о о о о о о о о о много

>5 Лук о о о о о о о о о о

3 0) Нет много

X т Костные включения Нет о о о о о о о о о о много

Лавровый лист нет о о о о о о о о о о много

Посторонние включения Нет о о о о о о о о о о много

Мясо (кусочки)

Плотность кусочка о о о о о о о о о о

£ рыхлый плотный

X £ о * о Сочность кусочка о Сочный о о о о о о о о о сухой

I о ь: Разволокненность Нет о о о о о о о о о о разволокненный

Говяжий нет о о о о о о о о о о сильный

Соленый нет о о о о о о о о о о сильный

Лавровый лист нет о о о о о о о о о о сильный

Горький нет о о о о о о о о о о сильный

Перец нет о о о о о о о о о о сильный

Лук нет о о о о о о о о о о сильный

Жирный о о о о о о о о о о

о > нет сильный

т Металлический нет о о о о о о о о о о сильный

Вяжущий нет о о о о о о о о о о сильный

Кислый нет о о о о о о о о о о сильный

Горелый нет о о о о о о о о о о сильный

Перестерилизованный нет о о о о о о о о о о сильный

Окисленный нет о о о о о о о о о о сильный

Посторонний нет о о о о о о о о о о сильный

Говяжий нет о о о о о о о о о о сильный

Лавровый лист нет о о о о о о о о о о сильный

Перец нет о о о о о о о о о о сильный

Лук нет о о о о о о о о о о сильный

X та Кислый о о о о о о о о о о

та о нет сильный

Металлический нет о о о о о о о о о о сильный

Окисленный Нет о о о о о о о о о о сильный

Затхлый нет о о о о о о о о о о сильный

Посторонний нет о о о о о о о о о о сильный

Бульон

Прозрачность о о о о о о о о о о

прозрачный мутный

ч ш >5 Белковые вещества (посторонние примеси) нет о о о о о о о о о о много

X 3 0) X т Посторонний цвет нет о о о о о о о о о о сильный

Желирование бульона (при естественном охлаждении) нет о о о о о о о о о о сильное

Говяжий нет о о о о о о о о о о сильный

Соленый нет о о о о о о о о о о сильный

Лавровый лист нет о о о о о о о о о о сильный

Горький Нет о о о о о о о о о о сильный

Перец нет о о о о о о о о о о сильный

Лук нет о о о о о о о о о о сильный

Жирный о о о о о о о о о о

о > нет сильный

ш Металлический нет о о о о о о о о о о сильный

Вяжущий нет о о о о о о о о о о сильный

Кислый нет о о о о о о о о о о сильный

Горелый нет о о о о о о о о о о сильный

Перестерилизованный нет о о о о о о о о о о сильный

Окисленный нет о о о о о о о о о о сильный

Посторонний нет о о о о о о о о о о сильный

Говяжий нет о о о о о о о о о о сильный

Лавровый лист нет о о о о о о о о о о сильный

Перец нет о о о о о о о о о о сильный

Лук нет о о о о о о о о о о сильный

X та Кислый о о о о о о о о о о

та о нет сильный

Металлический нет о о о о о о о о о о сильный

Окисленный нет о о о о о о о о о о сильный

Затхлый Нет о о о о о о о о о о сильный

Посторонний нет о о о о о о о о о о сильный

Жир в охлажденном состоянии (5°С)

Плотность о о о о о о о о о о

рыхлый плотный

Жир в нагретом состоянии (70°С)

Прозрачность о о о о о о о о о о

ч ш прозрачный мутный

>5 Посторонний цвет о о о о о о о о о о

X 3 нет сильный

X т Соединительная ткань о о о о о о о о о о

нет много

Посторонний нет о о о о о о о о о о сильный

x га Металлический о о о о о о о о о о

ГС п нет сильный

* у Затхлый о о о о о о о о о о

са нет сильный

Окисленный Нет о о о о о о о о о о сильный

На основании разработанного словаря дескрипторов на примере мясных кусковых консервов «Говядина тушеная высший сорт», был проведен сенсорный анализ образцов консервов различных производителей, что позволило установить предельные уровни сенсорных показателей (дескрипторов).

Разработаны сравнительные профили консервов в целом, мяса, бульона и жира, что позволяет определить статистическую достоверность результатов исследований и установить эталонные уровни показателей качества консервов, например «Говядина тушеная высший сорт». Результаты представлены на рисунке 6.87.

а) мясо

б) бульон

г) в целом

Рисунок 6.87 - Сенсорные профили мясной части, бульона образцов мясных кусковых консервов «Говядина тушеная высший сорт», характеризующие

продукт в целом

Результаты профильно-дескрипторного метода анализа положены в основу разработки ГОСТ 33741-2015 «Консервы мясные и мясосодержащие. Методы определения органолептических показателей, массы нетто и массовой доли составных частей» (Приложение 1).

6.5.2 Методический подход к инструментальному определению осадка в мясных консервах

Требования ГОСТ 32125 «Консервы мясные. Мясо тушеное. Технические условия» регламентируют, в том числе наличие взвешенных белковых веществ в виде хлопьев в бульоне. Но количество хлопьевидного осадка не регламентировано, что является важным для оценки качества консервов. По результатам проведения работ были получены данные по количеству осадка в готовой продукции с использованием мяса с выявленными пороками качества. Соотношение долей выплавленного жира, бульона и осадка определяли объемным методом. Результаты методического подхода инструментального метода определения осадка в мясных консервах были положены в основу разработки стандарта организации СТО 46429990-182-2021 «Российская система качества. Консервы мясные. Свинина тушеная высший сорт. Потребительские испытания» (Приложение 11), где определен допустимый предел: «объем белковых веществ в виде хлопьев не должен составлять более 5% от общего объема жидкой части консервов (бульона с выплавленном жиром и осадком)». Метод определения белковых веществ в виде хлопьев дан в разделе 5 «Методы испытаний» упомянутого стандарта организации и содержит следующие этапы:

«5.5 Определение объема белковых веществ в виде хлопьев - объемным методом.

5.5.1 Подготовку образцов консервов к испытаниям проводят в соответствии с п.9.2 ГОСТ 33741.

5.5.2 Испытания образцов консервов проводят в соответствии с п. 9.3 ГОСТ 33741 со следующей корректировкой действий:

- подготовленную к испытаниям потребительскую упаковку с продуктом

255

2 3

взвешивают, затем вскрывают на /3 или /4 окружности банки;

- потребительскую упаковку устанавливают наклонно в воронку и осторожно сливают жидкую часть консервов в мерную лабораторную стеклянную посуду (стакан) в течение 10-15 мин, при этом каждые 5 мин потребительскую упаковку с продуктом несколько раз осторожно поворачивают. Определяют объем жидкой части консервов;

- жидкую часть консервов охлаждают до температуры 0°С - 8°С;

- затвердевший жир снимают с поверхности бульона;

- градуированной пипеткой (ГОСТ 29227) аккуратно, не затрагивая осадок, отбирают около 2/3 объема бульона. Объем оставшегося бульона и осадка должен составлять не более 25 см . Бульон перемешивают с осадком и переливают в мерную лабораторную стеклянную посуду (цилиндр) 1 -го класса точности (ГОСТ 1770) соответствующей вместимости;

- в цилиндре бульон с осадком оставляют для отстаивания в течения 90 мин;

- после отстаивания определяют объемные соотношения бульона и белковых веществ в виде хлопьев (осадок).

5.5.3 Обработка результатов

Объемную долю белковых веществ в виде хлопьев (осадка) Х, %,

вычисляют по формуле 1:

-5

где V - объем жидкой части консервов (бульон с жиром и осадком), дм ; У2 - объем белковых веществ в виде хлопьев (осадок), дм ; 100 - коэффициент перевода в проценты». После накопления статистических данных возможно последующее регламентирование по данному показателю качество мясных кусковых в собственном соку консервов из мяса разных видов животных.

6.5.3 Методологии электрофоретического разделения белков

Консервы меняют свои пищевую ценность и вкусовые качества в процессе длительного хранения. Свой вклад в деструктивные изменения мясной системы вносит обработка продукта высокой температурой, что оказывает на пищевую ценность продуктов как позитивное, так и негативное воздействие. Понимание механизма функционирования белковых систем на молекулярном уровне позволит управлять данными процессами, возможно и для корреляции рисковых технологических аспектов промышленного производства пищевой продукции. Испытаниям были подвергнуты образцы говядины (сырой) и мясных кусковых консервов. На рисунке 6.88 представлены результаты на примере размороженной

говядины с нормальным течением автолиза и консервов из нее.

а) Говядина размороженная (сырая) б) Консервы из говядины

(NOR) размороженной (NOR)

Рисунок 6.88 - Двумерная (2D) электрофореграмма мясной системы

Для получения репрезентативных результатов исследования проводят в средней пробе образца. Однако, используемый способ пробоподготовки, «смазал» визуализированные результаты фракционного состава белка в консервах.

При изучении мясных кусковых консервов с использованием двумерного электрофореза, в соответствии с общепринятыми требованиями, были обнаружены в небольших количествах фрагменты основных мышечных и соединительнотканных белков говядины, а также сохранилась закономерность расположения белковых фракций изучаемой мясной системы. Результаты представлены на рисунке 6.89. Однако эффект наложения белков и смазанное

изображение не позволяет провести четкую визуализацию маркерных зон мясной системы, в связи с чем, было принято решение об изменении протокола пробоподготовки мясных кусковых консервов к исследованиям методом двумерного электрофореза.

< Т.КД

_ м - — 1;

101

70 — 50

ч

30

20

10

Рисунок 6.89 - Электрофореграмма средней пробы консервов «Говядина тушеная высший сорт» (СТ - стандарт белков с различными молекулярными

массами, кДа)

При изготовлении консервов используют жир топленый, в котором практически отсутствует белок либо жир-сырец говяжий, после стерилизации и выплавления жира в мелких кусочках соединительной ткани (шкваре) может содержаться до 0,07 % белка, что не повлияет на результаты электрофоретических исследований при удалении жировой составляющей. Поэтому, измененный протокол пробоподготовки мясных кусковых консервов к исследованиям методом двумерного электрофореза, основанный на разделении содержимого потребительской упаковки с продуктом на составные части, включал в себя следующую последовательность операций.

Потребительскую упаковку с содержимым перед вскрытием подогревали на водяной бане в течение 20 мин, затем вскрывали на 2/3 или 3/4 окружности банки. Далее наклонно устанавливали в воронку и сливали жидкую часть консервов в химический стакан в течение 10-15 мин, при этом каждые 5 мин упаковку с продуктом несколько раз осторожно поворачивали. Отдельные кусочки мяса

извлекали пинцетом или ложкой. Жидкую часть консервов - бульон с жиром, охлаждали в химическом стакане до температуры 0°С-8°С. Затвердевший жир снимали с поверхности бульона. Исследовали, предварительно тонко измельченную мясную составляющую консервов, жидкую часть - бульон и смесь мяса с бульоном. Результаты исследования представлены на рисунке 6.90.

Наиболее информативную картину удалось получить при исследовании кусочков мяса (рисунок 6.90 А) из консервов, было выявлено большое количество белков во всем диапазоне молекулярных масс полиакриламидного геля, включая основные структурные фракции енолазы бета, мышечной креатинфосфокиназы, фосфоглицераткиназы 1, глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназы, группы тропонинов и миозиновых легких цепей.

Рисунок 6.90 - Электрофореграмма образцов содержимого консервов «Говядина тушеная высший сорт»: А - Мясо, В - Бульон, С - смесь мяса и

бульона

При электрофоретическом изучении бульона (рисунок 6.90 В) из мясных консервов было выявлено большое количество интенсивно окрашенных высокомолекулярных белковых фракций с массой более 50 кДа, вероятно, это

коллагеновые цепи из соединительной ткани, а также митохондриальная аконитаза 2, белки теплового шока, фракции десмина и актина.

Для первичного скрининга белковой составляющей мясных кусковых консервов оптимально использовать вариант электрофоретического разделения бульона совместно с кусочками мяса, удалив жировую составляющую (рисунок 6.90 С). Такой способ позволяет выявить основные белковые компоненты в широком диапазоне молекулярных масс.

На основе полученных результатов в соавторстве, разработан стандарт организации СТО00419779-011-2021 «Консервы кусковые мясные и мясосодержащие. Методика подготовки проб для проведения 2Д-электрофореза» (Приложение 11).

ГЛАВА 7 СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К СТАБИЛИЗАЦИИ БЕЗОПАСНОСТИ И КАЧЕСТВА МЯСНЫХ И МЯСОСОДЕРЖАЩИХ КОНСЕРВОВ НА

ЭТАПЕ ПОСТПРОИЗВОДСТВА

Отклонения фактических условий хранения от нормативных могут оказывать неблагоприятное влияние на пищевую и биологическую характеристики и показатели безопасности консервированной продукции. Консервы относятся к числу наиболее стойких продуктов, способных выдерживать длительное хранение, тем не менее, их пищевые и вкусовые свойства при хранении со временем изменяются; скорость, с которой меняются свойства консервов, зависят от вида консервов, режимов стерилизации и условий их хранения.

На сегодняшний день достаточно глубоко и полно исследованы процессы, протекающие в мясных и мясосодержащих консервах при хранении в нормированных температурно-влажностных условиях. Результаты изучения влияния более высоких или низких температур на сохранность безопасности и качества мясных и мясосодержащих консервов в течение всего срока годности фрагментарны, недостаточно полны и практически не систематизированы.

Нормативными документами определены температурно-влажностные условия хранения стерилизованных консервов: температура от 0 до 20 °С при относительной влажности воздуха не более 75% (рисунок 7.1). Данные нормативы хранения установлены с позиции обеспечения микробиологической безопасности и качества консервов в течение установленного срока годности.

На складе предприятия консервы должны хранить в течение 11 суток для установления их микробиологической безопасности и подтверждения соответствия качества. В случае необходимости выдержку на складе дополняют термостатированием выборки от партии. После получения результатов испытаний, проводят вторую сортировку, и консервы отгружают потребителю (рисунок 7.2).

I г

э т а п ы

ПОСТПРОИЗВОДСТВО

>

и

X

<Я

со е

о р и и X е

т р X <я

о = и р X

X

<Я

р

н

П о

т р

е б и т е л ь

» время

Рисунок 7.1 - Фрагмент модели - этап постпроизводства - жизненного цикла мясных и мясосодержащих консервов

Температура Влажность

Испытания консервов

Потребитель

информация

Рисунок 7.2 - Упрощенная схема логистической цепочки консервов

Выходя из зоны складского хранения консервов на предприятии, этап постпроизводства жизненного цикла консервов становится одним из сложных (рисунок 7.2). Условия хранения консервов должны быть соблюдены при транспортировании, хранении и реализации.

В России средние температуры окружающей среды колеблются от плюс 40 °С до минус 50 °С. Поэтому решение задач по обеспечению сохранности безопасности и качества продукции в заданных условиях хранения актуально и важно. Кроме того, консервы входят в стратегический запас страны и в определенный момент уходят на нужды Минобороны, МВД и МЧС, на гуманитарные цели или на случай непредотвратимых обстоятельств. Но в непредотвратимых ситуациях, таких как природные катастрофы, изменения природных условий, последствия катастроф техногенного характера, запретительные меры государства, политические конфликты, соблюсти условия хранения невозможно.

Стратегическая цель, стоящая перед пищевой и перерабатывающей промышленностью, заключается в обеспечении гарантированного и устойчивого снабжения населения страны безопасным и качественным продовольствием. В международной и национальной логистике, в логистических системах и их структурных элементах, цепях поставок и их звеньях, огромное количество экономических ресурсов, усилий, средств и времени тратится на транспортировку, перемещение материальных ценностей, товарных продуктов по всем регионам земного шара. Часто суровые и экстремальные климатические условия, отсутствие развитой транспортной инфраструктуры и изношенность дорожных путей затрудняют или делают невозможным обеспечение нормированных температурно-влажностных условий при транспортировании консервов до потребителя, а также и при хранении в складских помещениях, не оснащенных оборудованием для поддержания нормируемых условий хранения.

Под температурой хранения подразумевают температуру воздуха в хранилище, на складе или грузовом транспорте во время перевозок. Температура является важнейшим показателем, поскольку с повышением температуры выше

нормы на 10 °С скорость химических и биологических процессов увеличивается в 2-3 раза. При температуре ниже нуля вода, входящая в состав продуктов, замерзает и разрушает микроструктуру и упаковку. Относительная влажность воздуха связана с температурой обратной зависимостью. При избытке водяных паров на потребительской упаковке, а также непосредственно на стенах и потолках хранилища образуется конденсат. Известно, что наличие конденсата на поверхности металла приводит к коррозии его поверхности. Возможно, что резкие скачкообразные перепады температуры и влажности могут оказывать более сильное отрицательное влияние на сохранность продукции, чем стабильные отрицательные температуры.

Имеющиеся научные данные по физико-химическим, биохимическим и органолептическим изменениям в консервах, происходящим при нарушении нормированных температурно-влажностных условий хранения отрывочны и не систематизированы.

Основной задачей исследований являлось изучение стойкости консервов в отношении безопасности и качества в условиях модельных температурно-влажностных параметров хранения, на примере мясных кусковых консервов: при замораживании и последующем хранении при установленных отрицательных температурах, при температурах выше нормированных значений и в условиях нерегулируемых температур окружающей среды.

Контрольные образцы консервов хранили при нормированных условиях: температура хранения от 0 до 20 °С, относительная влажность воздуха не более 75%.

При выполнении поставленных цели и задач были смоделированы температурно-влажностные условия хранения и продолжительность их воздействия на качество и безопасность мясных консервов, приведенные на рисунке 7.3.

Модельные условия хранения консервов

ниже нормируемых значений

Ненормируемые (нерегулируемые) значения

/— \

Замораживание при 1= минус 12°С,

хранение в течение:

т = 7 суток, т = 30 суток

ч. /

Размораживание при t= 4°С

Хранение при 1= 37°С, т = 11 мес.

Ненормированные зимние условия хранения: 1= от минус 11 до 10°С, т= 42 суток

Ненормированные летние условия хранения: 1= от 16 до 20°С, т= 105 суток

Хранение при температуре выше нормированных значений: \= 25°С, ^ = 27 мес.

1 = 40°С, т = 15 мес.

2 ' 2

Рисунок 7.3 - Модельные условия хранения консервов

Объектом исследований служили образцы стерилизованных мясных кусковых консервов в собственном соку «Говядина тушеная высший сорт», изготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ 32125 «Консервы мясные. Мясо тушеное. Технические условия».

Партии консервов в период с 2016 по 2018 гг. были изготовлены на предприятиях Московской и Воронежской областей. Количество консервов для каждых модельных условий хранения было изготовлено от 400 до 650 банок в партии. В свою очередь каждая партия консервов была изготовлена из одной партии сырья.

Вид используемой потребительской упаковки:

- цельнотянутая банка №8 массой нетто 325 г из жести электролитического лужения II класса с внутренним покрытием пищевым лаком ЭП 5118;

- сборная банка № 8 массой нетто 325 г из жести электролитического лужения II класса со сварным швом, с двухслойным покрытием внутренней поверхности банки белковоустойчивой эмалью.

Количество банок для изучения геометрии шва были отобраны методом случайной бесповторной выборки от общей партии консервов.

7.1 Изучение влияния модельного замораживания на геометрию швов металлической потребительской упаковки

Известно, что объем агрегатного состояния воды при ее замораживании увеличивается в 1,1 раза, что может повлиять на конфигурацию и параметры закаточного шва банок или может привести к разгерметизации швов и, как следствие, порче продукта.

На рисунках 7.4 - 7.5 приведены результаты изменения параметров закаточного шва цельных и сборных банок с консервами случайной выборки в процессе замораживания при температуре минус 12 °С через каждые 2 ч, на последнем этапе - через 4 ч.

п=10

Рисунок 7.4 - Изменение параметров закаточного шва в ходе замораживания консервов в цельных металлических банках А - толщина шва, мм; В - высота шва, мм; х - длина крючка корпуса, мм; у - длина крючка крышки, мм; Р - перекрытие шва, мм

Замораживание содержимого банок при температуре минус 12°С не привело к критическим изменениям геометрических параметров закаточного шва потребительской упаковки. Процент перекрытия шва в 1,4 раза был выше нормированных значений, которые не должны быть менее 45%.

п=10

Рисунок 7.5 - Изменение параметров закаточного шва в ходе замораживания консервов в сборных металлических банках А - толщина шва, мм; В - высота шва, мм; х - длина крючка корпуса, мм; у - длина крючка крышки, мм; Р - перекрытие шва, %

Результаты показали, что в основном в процессе замораживания менялись значения ширины и высоты закаточного шва. Причем наиболее заметны эти изменения у цельных банок. Цельные банки менее устойчивы к процессам расширения содержимого банок в процессе замораживания. Можно предположить, что такая разница в динамике геометрических параметров швов банок связана с деформацией металла при штамповке цельных банок. А в сборных жестяных банках корпус банки вырезают из листа металла, концы штампуют при значительно меньшем воздействии напряжения прессования.

Перекрытие крючков по периметру закаточного шва должно иметь значение не менее 45%. Для сборных банок этот показатель был выше значения перекрытия для цельных банок (рисунок 7.5).

Изучение результатов влияния замораживания и выдержки консервов при температуре минус 12 °С в течение 7 и 30 суток на геометрию шва банок показало, что процент перекрытия большей части банок соответствовал требованиям, в отдельных банках был ниже нормируемого значения. Результаты представлены на рисунке 7.6.

п=6

Рисунок 7.6 - Динамика параметров закаточного шва в ходе замораживания консервов в цельных металлических банках банок после 7 и 30 суток (абсолютные

значения)

Однако разгерметизации банок не отмечено, что подтверждено микробиологическими испытаниями. Консервы соответствовали требованиям промышленной стерильности.

В контрольных образцах среднее значение перекрытия шва составило 51,43%, что соответствовало норме.

Опыт работы в направлении изучения консервов сохранять безопасность и качество в условиях вечной мерзлоты, проведенной по линии программ Росрезерва и Россельхозакадемии, показал, что банки с мясными кусковыми консервами оставались промышленно стерильными после 7, 30 и 38 лет хранения при стабильных отрицательных температурах. Показатели безопасности консервов соответствовали требованиям ГОСТ 32125 «Консервы мясные. Мясо тушеное. Технические условия».

В таблице 7.1 приведена оценка состояния наружной поверхности банок, изготовленных из разного вида металла, пролежавших в течение 7 лет в вечной мерзлоте.

Таблица 7.1 - Оценка состояния наружной поверхности банок

Срок хранения Вид банки Состояние наружной поверхности

7 лет Банка цельнотянутая, алюминиевая Повреждений поверхности банки нет

7 лет Банка сборная, литографированная, жестяная Легкая ржавчина по краю закаточного шва крышки и донышка. Литография не повреждена. Полное отсутствие ржавчины на крышке и донышке

Таким образом, замораживание банок с консервами и их хранение в стабильных низкотемпературных условиях в течение всего срока годности не привели к нарушению герметичности закаточных швов банок, консервы соответствовали требованиям ГОСТ 32125 «Консервы мясные. Мясо тушеное. Технические условия» по показателям безопасности.

7.2 Исследование метаморфизма физико-химических процессов и значений показателей безопасности консервов при их хранении в замороженном состоянии

Известно, что при замораживании пищевого продукта и превращении воды в лед имеет место увеличение концентрации тканевого сока, что может сопровождаться некоторыми изменениями значений величины рН. Результаты изменения значений величин рН и окислительно-восстановительного потенциала, как меры химической активности элементов изучаемой мясной системы, после хранения в замороженном состоянии и последующего размораживания консервов представлены на рисунке 7.7.

6,45

2