Анализ качественных и технико-экономических показателей технологии производства пакетированных мясокостных бульонов длительного хранения

Фоменко О. С. и др. Анализ качественных и технико-экономических показателей технологии производства пакетированных мясокостных бульонов длительного хранения. Вестник МГТУ. 2025. Т. 28, № 2. С. 244–251. DOI:

Fomenko, O. S. et al. 2025. Analysis of quality and technical and economic indicators of the technology for the production of packaged meat and bone broths with long shelf life. Vestnik of MSTU, 28(2), pp. 244–251. (In Russ.) DOI:

Разработанная поточно-технологическая линия в своей производственной направленности предназначена для выработки из мясокостного сырья пакетированного бульона длительного хранения. На этом основании данная линия характеризуется как совокупность различных последовательно связанных технологических операций и технических средств, взаимосвязанных единым технологическим процессом. Каждая отдельно взятая технологическая операция несет определенную функциональную направленность и на старте ее выполнения считается законченной, за ней в технологической последовательности начинается выполнение следующей операции с совершенно другим процессовым воздействием ( Линия…, 2024 ) (рис.).

Измельчение мясокостного сырья (размер кусков 2-3 см)	---->	Бактерицидная УФ обработка (снижение количества микроорганизмов)	Приготовление бульона (2-2,5 часа)
УЗ стерилизация бульона (микробиологическая обработка бульона)	---->	УЗ гомогенизация (количество и состояние жира)

Рис. Операционная схема технологического процесса производства мясокостного бульона Fig. Operational flow chart of the technological process of meat and bone broth production

Таким образом, оценка технологической эффективности должна быть осуществлена по следующим операциям:

• –    результаты бактерицидной обработки сырья ( Рудик и др., 2024а; Рудик и др., 2024б );

• –    результаты времени выработки бульона на основе операций измельчения сырья и времени кипячения бульона ( Рудик и др., 2024в );

• –    одновременное выполнение двух операций стерилизации и гомогенизации бульона ультразвуком.

Функциональная специфика технологических операций подтверждается в работах авторов ( Мауль и др., 2017; Моргунова и др., 2025; Harasym et al., 2020 ).

Каждое из рассматриваемых операционных воздействий связано с получением промежуточных данных, обусловливающих достижение конечной цели ( Бурак и др., 2024 ). В этой связи оптимальными признаны методы качественного анализа. В соответствии с ГОСТ 15467-79¹ качество продукции характеризуется в пищевой отрасли ее пригодностью удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением.

Операции технологического процесса по своей сути функционально отличаются и достаточно сложно их характеризовать общим показателем, а при качественном анализе допускается каждому потребителю формировать свои требования оценки качества продукции. Количественную характеристику одного или нескольких свойств продукции, входящих в ее качество, рекомендуется рассматривать применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления. При этом каждая из трех операций характеризуется параметром признака продукции, количественно характеризующего его свойство:

• –    бактерицидная обработка сырья, основным показателем является КМАФАнМ (КОЕ/см³);

• –    время, необходимое для выработки бульона, ч;

• –    стерилизация и гомогенизация, характеризуются показателем КМАФАнМ (КОЕ/см³).

В данном случае возможно использование дифференцированного показателя качества превалирующих показателей в отдельности с последующей, конечной, интеграцией суммарного положительного эффекта.

Цель работы – оценка технологической эффективности и экономической целесообразности новой поточно-технологической линии производства пакетированных мясокостных бульонов длительного хранения, интегрирующей ультрафиолетовую и ультразвуковую обработку, по сравнению с традиционной технологией на основе анализа микробиологических, технологических показателей, временных затрат, полной себестоимости и экономической эффективности производства.

Материалы и методы

Объектами исследования являлись традиционная технология производства мясокостного бульона и разработанный авторами инновационный технологический процесс производства пакетированных мясокостных бульонов длительного хранения, а также бульоны, приготовленные по предлагаемым технологическим решениям. Основное внимание уделялось сравнительному анализу технологических параметров, микробиологической безопасности и экономической эффективности продукции. УФ-обработка мясокостного сырья осуществлялась с использованием бактерицидного ультрафиолетового излучателя "Светолит-50 (90)", оснащенного УФ амальгамной лампой типа АНЦ 170/70-П3-3. Основные параметры и режимы обработки включали: длина волны 253,7 нм, интенсивность излучения 90 мкВт/см², расстояние до источника излучения 50 см. Для стерилизации и гомогенизации бульона использовался аппарат УЗАП-1/22-ОП. Режимы обработки включали частоту 22 кГц, интенсивность 1,2 Вт/см² и время экспозиции 15 мин. Температура поддерживалась в диапазоне 50–60 °C. Определение микробиологической безопасности бульона определяли КМАФАнМ (количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, включая дрожжи и плесени) в соответствии с ГОСТ Р 54354-2011² "Мясо и мясные продукты. Общие требования и методы микробиологического анализа". Расчет бактерицидной эффективности базировался на экспериментальных данных, нормативных требованиях ТР ТС 034/2013 "О безопасности мяса и мясной продукции" (приложение 1)³. Расчет экономической эффективности проводился на основании методических рекомендаций ( Болохонов, 2015 ). В работе комплексно применены экспериментальные, экономические и математические методы, дополненные нормативными стандартами. Методика проведения исследований основывалась на требованиях нормативных документов: ГОСТ Р 51705.1-2024⁴ "Системы менеджмента качества. Управление качеством и безопасностью пищевых продуктов на основе принципов ХАССП. Общие требования", ГОСТ 15467-79⁵ "Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения".

Результаты и обсуждение

Интервалы времени, характеризующиеся длительностью сохранности бульона, оцениваются состоянием остаточной микробиологической зараженности после бактерицидной обработки различными средствами. Они обусловливаются экспоненциальным законом распределения вероятности между независимыми событиями, протекающими при заражении и развитии микроорганизмов и, соответственно, при использовании различных по своей конечной результативности способов обработки. При этом плотность распределения вероятности при средней интенсивности процессов обеззараживания описывается выражением ft t) = X e ^z' при t > 0,                                             (1)

где λ – параметр закона распределения; t – случайная величина.

Данное обстоятельство свидетельствует о возможности исследования результатов бактерицидной обработки путем дифференциальной оценки качества обеззараживания с помощью оценки единичных показателей, получаемых различными способами обработки, с показателем базового аналогового в условных единицах

Р qi= -оп при i = 1,2,                                         (2)

Рi ан где Pi оп – показатель микробиологической обсемененности, КОЕ/см3; i – итоговые показатели по результатам исследований; Pан – бульон, приготовленный традиционным способом без применения обработок обеззараживания; Pi – бульон, приготовленный по технологии, предусматривающей совмещенную ультразвуковую и ультрафиолетовую обработку (Линия…, 2024; Рудик и др., 2024в; Илюхина и др., 2021; Awad et al., 2012).

Предельный уровень бактерицидной обработки установлен нормативной документацией и должен составлять не более 0,5x102 КОЕ/см3, на этом основании оценка эффективности осуществлялась согласно выражению qi = Pi оп – Pi пр / Pi ан – Pi пр,

где Р _i – предельный нормированный показатель обсемененности микроорганизмами.

Расчетные показатели по бактерицидной обработке представлены в табл. 1.

Таблица 1. Дифференциальная оценка качества обеззараживания микроорганизмов и длительности достижения предельного состояния

Table 1. Differential assessment of the quality of microorganism disinfection and the duration of reaching the limit state

№ п/п	Наименование способа бактерицидной обработки	Условное обозначение	Дифференциальный показатель качества достижения предельного состояния, усл. ед.		Срок достижения предельного состояния, ч
			1	2
1	Традиционная технология	Р ан	1,0		1
2	Совмещенная с ультразвуковой и ультрафиолетовой обработкой	Р 1		6,0	11

Показатели качества, приведенные в табл. 1, свидетельствуют о высокой эффективности совмещенной ультразвуковой и ультрафиолетовой обработки мясокостного сырья. На первой стадии производства бульона предусматривается ультрафиолетовое облучение мясокостного сырья перед закладкой в пищеварочный котел. На второй стадии бульон до укупорки подвергается высокоэффективной стерилизации ультразвуком, что, несомненно, повышает стабильность низкого состояния микробиологической зараженности ( Илюхина и др., 2021; Awad et al., 2012; Кондратенко и др., 2023; Федосенко и др., 2022; Рязанцева и др., 2022; Зилов, 2024 ).

Дополнительная стабильность релаксации микроорганизмов обеспечивается за счет обеспечения высокого качества очистки бульона от вторичных продуктов окисления. Удаление грубых тканевых частиц в ситочном фильтре, устанавливаемом на выходе бульона из пароварочного котла, и фильтрация в песочном фильтре коллоидно-дисперсных частиц стабилизируют качество с позиции органолептических показателей и замедления окислительных процессов. Немаловажным положительным фактором является и состояние остаточной массовой доли жира, она уменьшается при фильтрации, а гомогенизацией достигается высокая степень разрушения жировых шариков, и, как следствие, присутствие в бульоне в свободном равновесном состоянии, препятствующем их объединению, приводящем к порче продукта. Эффективность ультразвуковой и ультрафиолетовой обработки подтверждается исследованиями ( Yeh et al., 2013 ).

Единичный дифференциальный показатель качества, установленный по превалирующему показателю микробиологической обсемененности, являющегося основным гарантом пролонгации срока хранения, не позволяет оценить эффективность поточно-технологической линии (ПТЛ). Она должна будет зависеть от всех дифференциальных составляющих и определяться в зависимости от интегрального суммарного показателя, включающего в себя и затратные средства на создание ПТЛ, и ее эксплуатацию. В таком случае эффективность технологического процесса и поточно-технологической линии определяется выражением

I = П / З С.ПТЛ + З ЭКС , (4) где П - суммарная эффективность ПТЛ, руб.; З_С . _ПТЛ - затраты на создание ПТЛ, руб.; З_ЭКС -эксплуатационные затраты ПТЛ, руб.

Определение эффективности ПТЛ в ценностном варианте, как представлено в выражении 4, не может быть достоверной информацией по причине отсутствия главной преследуемой цели – повышения длительности пищевой сохранности продукта, полученного и представленного в табл. 1. В этой связи наиболее рациональной принята методика, основанная на возможности анализировать себестоимость различных технологий с дифференциальным показателем качества

I = С сб x q к i , (5) где C_сб – себестоимость производства бульона, руб.; q _{к i} – дифференциальный показатель качества i -й технологии, у. е.

Себестоимость оборудования, обеспечивающего повышение микробиологического состояния бульона, представлена в табл. 2.

Таблица 2. Примерный перечень оборудования ПТЛ, обусловливающего длительность хранения бульона Table 2. Approximate list of PTL equipment determining the shelf life of broth

№ п/п	Наименование технологической операции	Наименование оборудования	Тип, марка	н а б И	Установленная мощность, кВт	Стоимость ед. оборудования, руб.
1	Ультрафиолетовая бактерицидная обработка сырья	Бактерицидный ультрафиолетовый излучатель	"Светолит-50 (90)" УФ амальгамная лампа АНЦ 170/70-П3-3	1	0,5	91 080
2	Подогрев воды	Водонагреватель	Electrolux EWH 50 Major LZR 3	1	2,0	23 800
3	Варка бульона	Котел пищеварочный	КПЭМ-60-7	1	18,1	246600
4	Стерилизация и гомогенизация бульона	Аппарат ультразвуковой проточный "Волна-П"	УЗАП-1/22-ОП (вариант исполнения № 1)	1	1,0	350000
5	Упаковка	Ручной запайник стаканов	МЗ-400ЗМ	1	0,4	25 000
Итого					22,0	736480

В табл. 3 представлен примерный перечень технологического оборудования, применяемого по традиционной технологии производства мясокостного бульона из говядины.

Таблица 3. Технологическое оборудование, применяемое для приготовления бульона по традиционной технологии

Table 3. Technological equipment used for preparing broth using traditional technology

№ п/п	Наименование технологической операции	Наименование оборудования	Тип, марка	Кол-во, шт.	Установленная мощность, кВт	Стоимость ед. оборудования, руб.
1	Варка бульона	Котел пищеварочный	КПЭМ-60-7	1	18,1	246600
2	Стерилизация	Автоклав	ИПКС-128-150Рг(Н)	1	15,0	593 543
3	Упаковка	Ручной запайник стаканов	МЗ-400ЗМ	1	0,40	25 000
Итого					33,5	865 143

Для комплексной оценки эффективности ПТЛ были проведены экономические расчеты ( Магомедов и др., 2021 ), включавшие анализ полной себестоимости производства мясокостного бульона и себестоимости единицы продукции (300 мл) по стандартной и предлагаемой технологиям. Результаты расчетов приведены в табл. 4.

Таблица 4. Полная себестоимость производства мясокостного бульона из говядины по стандартной и предлагаемой технологии

Table 4. Full cost of production of beef bone broth using standard and proposed technology

Наименование	Стандартная технология, руб.	Предлагаемая технология, руб.
Сырье и основные материалы	1 239	1 239
Транспортно-заготовительные расходы	62	62
Тара и упаковка	1 243,5	1 243,5
Топливо и энергия на технологические цели	427	160
Затраты на оплату труда	4000	2000
Социальный налог	1 208	604
Амортизация	576,8	491
Прочие производственные расходы	438	290
Внепроизводственные расходы	460	304
Полная себестоимость	9 654,2	6393,4
Себестоимость единицы продукции (300 мл)	36,2	24

На основании данных о полной себестоимости производства мясокостного бульона, себестоимости единицы продукции (300 мл) и дифференциальных показателей качества (табл. 1), рассчитанных по формуле (5), проведена комплексная оценка эффективности поточно-технологической линии. Методология анализа основана на применении стоимостных и качественных параметров, что позволяет количественно определить суммарный экономический эффект от внедрения новой технологии:

I ан = 1,0 · 9654,2 = 9654,2 руб.;

I 1 = 6,0 · 6393,4 = 38360,4 руб.

Проведен расчет экономической эффективности производства и реализации мясокостного бульона. Результаты представлены в табл. 5.

Таблица 5. Показатели экономической эффективности производства мясокостного бульона по стандартной и предлагаемой технологии, руб.

Table 5. Economic efficiency indicators for the production of meat and bone broth using standard and proposed technology, rub.

Наименование	Стандартная технология, руб.	Предлагаемая технология, руб.
Полная себестоимость	9 654,2	6393,4
Себестоимость единицы продукции (300 мл)	36,2	24
Цена, руб./шт. за единицу продукции (300 мл)	150	150
Выручка в смену, руб.	40200	40200
Прибыль от реализации в смену, руб.	30545,8	33 806,5
Рентабельность продукции, %	316,4	528,7
Рентабельность продаж, %	75,9	84,1

Результаты сопоставительного анализа экономической эффективности демонстрируют, что внедрение предлагаемой технологии производства мясокостного бульона обеспечивает прибыль от реализации в размере 33 806,5 руб. за смену, что превышает аналогичный показатель традиционной технологии на 3 260 руб. Количественная оценка рентабельности продукции, рассчитанная в соответствии с методологией ( Магомедов и др., 2021 ), составила 528,7 % для новой технологии против 316,4 % для стандартной. Полученные значения рентабельности превышают среднеотраслевые нормативы пищевой промышленности, что подтверждает экономическую целесообразность модернизации производства. Таким образом, производственно-сбытовой цикл с использованием ультрафиолетовой и ультразвуковой обработки является экономически более эффективным решением, сочетающим высокую экономическую эффективность с улучшенными показателями микробиологической безопасности.

Заключение

Разработанная технология производства мясокостных бульонов с использованием ультразвуковой и ультрафиолетовой обработки демонстрирует значительные преимущества перед традиционным методом. Снижение себестоимости на 33,7 %, увеличение рентабельности до 528,7 % и ускорение процессов стерилизации подтверждают ее экономическую целесообразность. Улучшение микробиологической безопасности обеспечивает пролонгированный срок хранения и соответствие санитарным нормам. Однако внедрение требует инвестиций в оборудование (например, аппараты ультразвуковой стерилизации), что может быть обосновано за счет долгосрочных экономических выгод и повышения качества и длительности хранения продукции. Рекомендуется дальнейшее совершенствование процессов фильтрации и оптимизация энергопотребления для снижения эксплуатационных затрат.