The influence of the volume fraction of meat in dumplings on their cooking time

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Based on the studied literature, the aim was to investigate the influence of the volume fraction of meat in meat dumplings (pelmeni) and the number of dumplings on their cooking time, as well as to analyze the physico-mathematical and technical aspects to be taken into account (or not) within the framework of the planned experiment. To achieve this goal, the following tasks were set: to conduct experimental studies, to describe the assumptions that need to be accepted when performing the study and to conduct theoretical studies (numerical experiments, using the finite element method). When conducting experiments, dumplings of well-known brands, the names of which were conventionally labeled as “SK”, “SZ”, “RE”, “TS”, were chosen as objects of research. The need to study the dumplings of well-known brands is justified by both consumer interest and a smaller variability of product parameters, which increases the reproducibility of the results of the study. As assumptions adopted in real experiments, the authors emphasize the following ones: distilled water is used in cooking, the volume of a dumpling does not change during cooking, the biochemical composition of the filling can be neglected. As a result of the theoretical analysis, the following assumptions were made: the study of dumpling cooking does not take into account the resistance forces, i. e., turbulent and convective flows, as well as thermo-elastic effects; the time of dumpling floating to the surface is negligibly small; "approximation of initial values" — geometric, physico-chemical parameters of the dumpling do not change during cooking. Cooking time of 1, 5, 10 dumplings of known brands was obtained on the basis of numerical experiments. Using real experiments, the time from immersion of the dumplings in water to their floating to the surface was investigated. As a result of numerical experiments it has been found that the time of heating the center of the dumpling of known brands to the temperature of protein denaturation differs from the time of floating to the surface by about 360 seconds. Consequently, after floating to the surface, the dumplings of known brands need about six more minutes of cooking time until they are fully cooked.

About the authors

V. N. Makarov

Orenburg State University

Email: .sadykov.2012@mail.ru
13, Pobedy avenue, 460018, Orenburg

A. R. Sadykov

Orenburg State University

Email: .sadykov.2012@mail.ru
13, Pobedy avenue, 460018, Orenburg

D. C. Chetverikova

Orenburg State University

Email: .sadykov.2012@mail.ru
13, Pobedy avenue, 460018, Orenburg

References

  1. Глинкина, И. М., Рыжков, Е. И. (2020). Анализ современного состояния российского рынка мясных полуфабрикатов в тесте. Технологии и товароведение сельскохозяйственной продукции, 1, 28–32.
  2. Курбангалиева, А. А. (2021). Экспорт российской готовой мясной продукции на рынок Казахстана: возможности и вызовы. Теория и практика мировой науки, 4, 26–27.
  3. Embling, R., Neilson, L., Mellor, C., Durodola, M., Rouse, N., Haselgrove, A. et al. (2024). Exploring consumer beliefs about novel fortified foods: A focus group study with UK-based older and younger adult consumers. Appetite, 193, Article 107139. https://doi.org/10.1016/j.appet.2023.107139
  4. O’shea, P. (2015). Dodgy dumplings and lethal liver: Risk, food terrorism, and Sino-Japanese relations. The Pacific Review, 28(2), 303–321. https://doi.org/10.1080/09512748.2014.995128
  5. Li, Z., Wang, L., Chen, Z., Yu, Q., Feng, W. (2018). Impact of protein content on processing and texture properties of waxy rice flour and glutinous dumpling. Journal of Cereal Science, 81, 30–36. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2018.03.005
  6. Zhu, Q., Liang, Y., Shao, Z. (2015). Dumpling cooking-modeling and simulation. IFAC-PapersOnLine, 48(8), 439–444. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.09.007
  7. Varlamov, A., Zhou, Z., Chen, Y. (2018). Boiling, steaming or rinsing? (physics of the Chinese cuisine). arXiv preprint arXiv:1806.09912. https://doi.org/10.48550/arXiv.1806.09912
  8. Deng, L. (2013). Kinetic functions, optimizing model and definition of «Huoho» for Chinese cooking. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 29(4), 278–284. (In Chinese)
  9. Chavez-Gonzalez, M. L., Balagurusamy, N., Aguilar, C. (2019). Advances in food bioproducts and bioprocessing technologies. CRC Press, 2019. https://doi.org/10.1201/9780429331817
  10. Sheen, S., Huang, L., Hwang, C.-A. (2024) Numerical simulation of heat transfer during meat ball cooking and microbial food safety enhancement. Journal of Food Science, 89(3), 1632–1641. https://doi.org/10.1111/1750–3841.16949
  11. Park, J. H., Kim, E. M. (2013). Quality characteristics of dumpling shell added with white lotus leaf powder. Culinary Science and Hospitality Research, 19(2), 1–10. https://doi.org/10.20878/cshr.2013.19.2.001 (In Korean)
  12. Kim, J.-G., Kim, J.-S. (2013). Changes of internal temperature during the cooking process of dumpling (Mandu). Korean Journal of Human Ecology, 22(3), 485–492. https://doi.org/10.5934/kjhe.2013.22.3.485 (In Korean)
  13. Фоменко, Е. В., Нугманов, А. Х. Х. (2019). Управление скоростью перемещения вязкоупругих материалов в цилиндрическом канале шнекового питателя формующих устройств. Техника и технология пищевых производств, 49(1), 113–119. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-1-113-119
  14. Olivera, D. F., Salvadori, V. O. (2008). Finite element modeling of food cooking. Latin American Applied Research, 38(4), 377–383.
  15. Purlis, E., Salvadori, V.O. (August 14–18, 2005). Meat cooking simulation by finite elements. 2nd Mercosur Congress on Chemical Engineering, 4th Mercosur Congress on Process Systems Engineering. Rio de Janeiro, 2005.
  16. Park, S., An, J., Lee, J. (2023). Consumer acceptability and texture analysis of frozen dumplings using different cooking methods. Food Science and Biotechnology, 33(4), 877–887. https://doi.org/10.1007/s10068-023-01389-9
  17. Tang, J. (2015). Unlocking potentials of microwaves for food safety and quality. Journal of Food Science, 80(8), E1776–E1793. https://doi.org/10.1111/1750-3841.12959
  18. Mortimer R. G. (2008). Physical Chemistry. Academic Press, 2008.
  19. Горбачев, В. В., Никитин, И. А., Велина, Д. А., Муталлибзода, Ш., Балашова, М. С. (2022). Оценка потребительских предпочтений россиян: «Ловушка среднего рациона». Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 6(390), 90–98.
  20. Tikhonov, A. N., Samarskii, A. A. (2013). Equations of mathematical physics. Edwin Mellen Press, 2013.
  21. Ren, Q., Zhu, X., Li, J., Han, J., Fang, K. (2023). Heat and mass transfer model for pork carcass precooling: Comprehensive evaluation and optimization. Food and Bioproducts Processing, 138, 70–85. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2023.01.004
  22. Беляева, М. А. (2004). Математические описания денатурации миозина, актина, тропомиозина, миоглобина мяса в процессе тепловой обработки. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 5–6, 63–65.
  23. Spiess, W., Walz, E., Nesvadba, P., Morley, M., Haneghem, Salmon, D.R. (2001). Thermal conductivity of food materials at elevated temperatures. High Temperatures — High Pressures, 33, 693–697.
  24. Engchuan, W., Jittanit, W. (2013). Electrical and thermo-physical properties of meat ball. International Journal of Food Properties, 16(8), 1676–1692. https://doi.org/10.1080/10942912.2011.604891
  25. Карпухин, В. А., Вишнева, Н. В. (2014). Верификация модели взаимодействия ультразвуковой колебательной системы с тканями пародонта. Машиностроение и компьютерные технологии, 1, 70–82.
  26. Mesalhy, O., Lafdi, K., Elgafy, A., Bowman, K. (2005). Numerical study for enhancing the thermal conductivity of phase change material (PCM) storage using high thermal conductivity porous matrix. Energy Conversion and Management, 46(6), 847–867. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2004.06.010
  27. Sun, W., Ma, H., Qu, W. (2024). A hybrid numerical method for non-linear transient heat conduction problems with temperature — dependent thermal conductivity. Applied Mathematics Letters, 148, Article 108868. https://doi.org/10.1016/j.aml.2023.108868
  28. Reddy, S. R., Dulikravich, G. S. (2019). Simultaneous determination of spatially varying thermal conductivity and specific heat using boundary temperature measurements. Inverse Problems in Science and Engineering, 27(11), 1635–1649. https://doi.org/10.1080/17415977.2019.1578352
  29. Beckers, K. F., Koch, D. L., Tester, J. W. (2015). Slender-body theory for transient heat conduction: Theoretical basis, numerical implementation and case studies. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 471(2184), Article 20150494. https://doi.org/10.1098/rspa.2015.0494
  30. Harvey, A. H., Hrubý, J., Meier, K. (2023). Improved and always improving: Reference formulations for thermophysical properties of water. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 52(1), Article 011501. https://doi.org/10.1063/5.0125524
  31. Li, X., Lv, Y., Chen, Y., Chen, J. (2016). A study on the relationship between rheological properties of wheat flour, gluten structure, and dumpling wrapper quality. International Journal of Food Properties, 19(7), 1566–1582. https://doi.org/10.1080/10942912.2014.951894
  32. Yasin, M., Hina, S., Naz, R. (2023). A modern study on peristaltically induced flow of Maxwell fluid considering modified Darcy’s law and Hall effect with slip condition. Alexandria Engineering Journal, 76, 835–850. https://doi.org/10.1016/j.aej.2023.06.074
  33. Zhang, L., Doursat, C., Vanin, F. M., Flick, D., Lucas, T. (2017). Water loss and crust formation during bread baking, Part I: Interpretation aided by mathematical models with highlights on the role of local porosity. Drying Technology, 35(12), 1506–1517. https://doi.org/10.1080/07373937.2016.1260029
  34. Patil, P. N., Sawant, D. V., Deshmukh, R. N. (2012). Physico-chemical parameters for testing of water — A review. International Journal of Environmental Sciences, 3(3), 1194–1207.
  35. Альшевский, Д. Л., Смирнова, Д. О. (2021). Разработка рецептуры мясных полуфабрикатов с использованием растительного, безглютенового сырья. Наука и Образование, 4(2). Статья 300.
  36. Пангачева, Ю. С., Есепенок, К. В. (2024). Оценка качества пельменей из мяса индейки, реализуемые в розничных сетях города Москвы. Товаровед продовольственных товаров, 4, 215–219.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Makarov V.N., Sadykov A.R., Chetverikova D.C.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».