Оптимизация рецептур колбасных изделий в условиях реального времени

Д-р техн. наук, проф. О.Н. Красуля МГУ технологий и управления Д-р техн. наук И.Г. Панин, В.В. Гречишников, А.В. Токарев НПП «Сириус», г. Воронеж

Мясоперерабатывающая промышленность России как и многих стран в настоящее время переживает экономический кризис, связанный с переходом аграрного сектора экономики на новые экономические отношения.

Специфика воспроизводства в мясном комплексе, нарушение экономического равновесия в нем отрицательно сказываются на функционировании мясоперерабатывающих предприятий.

Их основными проблемами являются рост цен на сырье, колебания спроса и предложения на мясную продукцию,нестабильность качества сырья, рост цен на энергоносители.

В настоящее время на отечественном рынке сложилась такая ситуация, при которой российские производители животноводческой продукции пока не могут обеспечить необходимый рост поголовья животных, в первую очередь крупного рогатого скота и свиней, увеличивается зависимость мясной отрасли нашей страны от импорта.

Рост цен на мясо в России обусловлен его подорожанием на внешних рынках и увеличением себестоимости внутреннего производства из-за возросшей стоимости кормов. Нехватка собственного сырья, его дороговизна и низкая покупательная способность населения не оставляют мясоперерабатывающим предприятиям альтернативы — они вынуждены снижать содержание мясного сырья в продуктах.

В последнее время на мясоперерабатывающих предприятиях широко применяется частичная замена основного сырья (говядины и свинины) мясом птицы после механической обвалки, свиной шкуркой, растительными, молочными и животными белками.

Необходимость удешевления колбас приводит к тому, что в рецептуре появляются новые заменители мяса и функциональные добавки (например, манная крупа, клетчатка, крахмалсодержащие вещества и др.).

Данные ингредиенты рецептуры требуют определенных ограничений в использовании. Так, например, мясо птицы после механической обвалки имеет ограниченный срок хранения.

Это связано с наличием в нем костного мозга, обусловливающего быстрое окисление липидов, высокой микробиальной обсемененностью, вследствие большой раздробленности этого вида сырья; повышенным содержанием аскорбиновой кислоты, которая, попадая вместе с костным мозгом в мясную массу, окисляется и вызывает потемнение, а затем позеленение сырья. Поэтому технологам приходиться нивелировать негативные свойства компонентов, заменяющих основное сырье.

Неоднородность мясного сырья и других рецептурных ингредиентов, особенно животного происхождения, требует разработки новых подходов к составлению рецептур мясных продуктов.

В настоящее время не существует четко регламентированных правил составления рецептур. Их разрабатывают методом «проб и ошибок», используя знания и опыт технологов. В условиях нестабильных качественных характеристик сырья это не гарантирует получение продукта заданного качества, особенно при высоком уровне замены основных видов сырья.

Учитывая особенности современного технологического процесса, технологи понимают, что правила составления рецептур не могут быть унифицированы, а должны носить адаптивный характер, чтобы получаемый продукт отвечал заданным требованиям.

Как известно, качество готовой продукции формируется на этапе составления фарша с помощью управления качественными показателями ингредиентов фаршевой смеси. Усовершенствовать технологический процесс и тем самым сделать работу технолога более эффективной можно при применении информационных технологий. Такие технологии позволяют заменить реальные объекты математическими моделями, адекватно отражающими закономерность исследуемых явлений, протекающих в условиях реального времени.

Одним из способов решения данной проблемы может служить использование программного комплекса «ОПТИМИТ» — оптимизатора рецептур мясных изделий, созданного специалистами предприятия «Сириус» — ведущего в Российской Федерации разработчика программного обеспечения в области оптимизации рецептур пищевых и кормовых смесей.

Математический аппарат и экспертная система этой программы обеспечивают высокую эффективность процесса моделирования и гарантируют получение оптимального ингредиентного состава рецептур мясных изделий с учетом существующих проблем мясоперерабатывающей отрасли (свидетельство о регистрации программ для ЭВМ № 2008615031 от 20.10.2008 г.).

На базе действующих нормативных документов и в соответствии с требованиями технолога к ингредиентному и физико-химическому составу программа позволяет рассчитать рецептуру различных видов мясных изделий для снижения себестоимости готового продукта (при условии сохранения его потребительских качеств). Расчет рецептуры ведется с учетом оптимальных физико-химических и функционально-технологических свойств: водосвязывающей, влагоудерживающей, эмульгирующей способностей, стабильности фаршевых эмульсий, величины pH и т. п.

База данных программы включает в себя действующую нормативную документацию и справочные материалы, среди которых наиболее важные: ГОСТы, ТУ и ТИ, Справочник химического состава пищевых продуктов по производству мясных изделий (Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов и др.).

Основными функциями программы являются:

• минимизация себестоимости готового продукта с сохранением его потребительских свойств;
• определение оптимальных рецептурных замен с учетом текущей конъюнктуры цен на сырье;
• обеспечение стабильности фаршевых эмульсий, оптимальных физико-химических и функциональнотехнологических свойств;
• создание новых продуктов с заданными потребительскими характеристиками и оптимальной себестоимостью в минимальные сроки;
• задание требований к любым показателям качества (белок, жир, влага, углеводы, зола, уровень pH, содержание микро- и макроэлементов) продукта;
• расчет альтернативных рецептур;
• поиск оптимальной альтернативы действующей (базовой) рецептуры с учетом остатков сырья на складе, его цены и рентабельности продукции;
• анализ ингредиентов рецептуры, выявление технологических проблем и предложение технологу вариантов их решения;
• расчет основных экономических показателей (себестоимость, рентабельность, отпускная цена и т. д.);
• интеграция с бухгалтерскими программами (1С: Предприятие, Галактика и др.);
• реологический анализ сырокопченых колбас;
• планирование закупки сырья;
• использование блендов (смесей ингредиентов) как отдельных компонентов рецептур.

Склад, реализованный в программе, позволяет:

• вести учет остатков сырья по партиям;
• использование нескольких групп цен, например оптовых, фактических, планируемых, цен для различных регионов и т. д.;
• устанавливать фактические физико-химические показатели сырья.

Продемонстрируем работу программного комплекса «ОПТИМИТ» на примере поиска оптимальных альтернатив рецептуре колбасы «Докторская» по ГОСТ Р 52196—2003, состав которой приведен в табл. 1.

Основная решаемая проблема — минимизация себестоимости конечного продукта при условии сохранения его потребительских качеств.

Задача программы состояла в определении состава и количества сырьевых ингредиентов рецептуры с учетом частичной замены основного сырья, действующих цен на сырье и выполнении заданных требований.

В первом варианте оптимизации к альтернативной рецептуре были предъявлены следующие требования:

• стоимость фарша не должна превышать 100 руб. за 1 кг;
• в качестве частичной замены говядины высшего сорта, свинины нежирной, свинины полужирной использованы следующие ингредиенты: животный белок Белкол (говяжий), животный белок Сканпро Т95 (свиной) и белково-жировая эмульсия (соевый концентрат: вода: жир в соотношении 1: 5: 5);
• ингредиентный состав фарша (в 100 %) должен соответствовать требованиям, приведенным в табл. 2.

Расчет количества добавленной воды при заданных требованиях программа выполняет самостоятельно, с учетом имеющейся базы данных.

Остальные ингредиенты в расчетной рецептуре оставались без изменений.

По органолептическим и физико-химическим показателям готовый продукт должен соответствовать нормативным требованиям, предъявляемым к колбасе «Докторская» (ГОСТ Р 52196—2003). Показатель pH фарша рассчитанной рецептуры должен быть не ниже 6,2.

Программный комплекс «ОПТИМИТ» на базе рецептуры колбасы «Докторская» (ГОСТ Р 52196—2003) рассчитал оптимальную по цене и качеству рецептуру (табл. 1, альтернатива 1). Расчет рецептуры выполнялся по критерию минимизации себестоимости продукта с учетом заданных требований и действующих цен на сырье.

Стоимость фарша альтернативной рецептуры составила 98,82 руб., что на 26,78 руб. дешевле нормативной. Удешевление стоимости фарша составило 21,32 %.

Вид экранного окна, соответствующего альтернативной рецептуре 1, представлен на рисунке.

Во втором варианте оптимизации ставилась задача значительного удешевления себестоимости продукта по сравнению с первым; к составу продукции предъявлены более жесткие требования:

• стоимость фарша не должна превышать 91 руб. за 1 кг;
• ингредиентный состав (в 100 %) фарша должен соответствовать требованиям, представленным в табл. 3.

Необходимое количество нежирной свинины и воды рассчитала программа.

Все остальные требования аналогичны первому варианту.

Согласно заданным требованиям и ценам на сырье программа на базе традиционной рецептуры колбасы «Докторская» (ГОСТ Р 52196-2003) рассчитала новую оптимальную по цене и качеству рецептуру, состав которой представлен в табл. 1 (альтернатива 2).

Стоимость фарша составила 90,96 руб., что на 34,64 руб. дешевле нормативной рецептуры. Удешевление стоимости фарша составило 27,6 %.

Помимо оптимизации рецептур программа выполняет еще одну важную функцию — позволяет создавать альтернативные рецептуры и осуществлять поиск оптимальной альтернативы базовой рецептуре с учетом остатков сырья на складе, его цены и рентабельности продукции.

Например, произошел срыв поставки какого-либо вида сырья или отсутствует на складе какой-либо ингредиент. Под вопросом выполнение производственного задания. В этом случае помощь программы может оказаться неоценимой: технолог может быстро выбрать альтернативный вариант, не нарушив при этом потребительских качеств продукта.

Таким образом, альтернативные рецептуры позволяют предприятию в условиях изменения цен на сырье или перебоев с его поставками выполнять заявки клиентов на рентабельную готовую продукцию.

Кроме своего основного назначения — оптимизации действующих и формирования альтернативных рецептур программа имеет более широкий спектр применения.

На сегодняшний день управление предприятием невозможно без разработки долгосрочной стратегии его развития. Осуществление стратегии и расчеты экономической эффективности каждого из вариантов являются долговременным и дорогостоящим мероприятием. Программа «ОПТИМИТ» существенно сокращает временные и финансовые ресурсы, позволяет снизить затраты на разработку новых видов продуктов, а также предлагает варианты снижения себестоимости производимой продукции.

«ОПТИМИТ» — это инструмент технолога как при плановой работе, так и при решении различных критических ситуаций. Это программное обеспечение не заменяет технолога, а делает его работу эффективнее.

Программный комплекс «ОПТИМИТ» прошел производственные испытания и внедрен на одном из мясоперерабатывающих предприятий Пермского края.