автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ГИДРОБИОНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ СВЧ

-ЗШ2.

На правах рукописи

ВОРОБЬЕВ ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ Ш ГИДРОБНОНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ свч

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в лаборатории ПНИЛЭФМОПП Московского государственного университета прикладной биотехнологии и в лаборатории общей технологии Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии

Научный консультант: заслуженный деятель науки и техники Российской

Федерации, лауреат Государственных премий СССР и РФ, академик РАСХН, доктор технических наук, профессор И.А. Рогов

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

доктор технических наук, профессор

член-корреспондент РАСХН, доктор технических наук, профессор

В.И. Хлебников Э.Н. Ким

Г.Е. Лимонов

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие «АтлантНИРО»

Защита состоится 2 июня 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.149.01. при Московском государственном университете прикладной биотехнологии по адресу: 209316, г, Москва, ул. Талалихина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета прикладной биотехнологии.

Автореферат разослан « 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, канд. техн. наук, профессор

А.Г.Забашта

Актуальность проблемы. Продовольственная независимость страны, удовлетворение потребности людей в полноценных и экологически чистых пищевых продуктах, значительное снижение вылова гидробионтов и производства продуктов питания выдвигают в число важнейших проблем максимально эффективное использование биоресурсов на основе разработки нового поколения прогрессивных технологий и техники.

Повышенное внимание в рыночных условиях к качественному аспекту продовольствия подводит к необходимости совершенствования технологий и основных технологических процессов для производства высококачественных пищевых продуктов.

В настоящее время развитие промышленной марикультуры для получения продовольствия сдерживается острой нехваткой перерабатывающих мощностей, базирующихся на устаревших технологиях высокотемпературной обработки моллюсков с большой долей постоянно растущих материальных затрат на электроэнергию, топливо, пар, воду и ручной труд, ухудшающих качество и повышающих себестоимость пищевой продукции, увеличивающих антропогенную нагрузку на окружающую среду.

Применяемые традиционные технологии и оборудование для размораживания гидробионтов имеют ряд существенных недостатков, снижающих качество и выход готовой продукции на 2-5%, сдерживают потенциал развития рыбоперерабатывающей отрасли. С учетом того, что свыше 70% пищевой рыбной продукции ежегодно изготавливается из мороженого сырья, объем которого составляет более 2,2 млн. тонн, эта проблема становится особенно актуальной, так как без увеличения объемов вылова гидробионтов можно ежегодно дополнительно производить 35-70 тыс. тонн продовольствия.

При создании высокоэффективных технологий, обеспечивающих выпуск высококачественной пищевой продукции, необходимо всестороннее изучение особенностей и закономерностей изменений свойств сырья животного происхождения и гидробионтов от условий их обработки на основных этапах производства: замораживания, размораживания, посола, копчения, бланширования и стерилизации.

Большой вклад в решение этой важной проблемы внесли: Артюхо&а С.А., Андреев М.П., Бражников A.M., Быков В.П., Воскресенский Н.А., Журавская Н.К., Косой В, Д., Курко В.И., Лагунов JIJ1., Макарова Т.И., Мижуева С.Л., Леванидов И.П., Рогов НА., Сафронова Т.М., Семенов Б.Н., Шендерюк В.И., Lover M.R., Connell 1.1.» Moral А, и другие ученые,

С середины 70-х годов из разрабатываемых принципиально новых электрофизических методов обработки с/х сырья и гидробионтов наиболее перспективным направлением развития технологий является использование СВЧ-э кергоподвода, позволяющего создавать высокотехнологичные процессы и существенно интенсифицировать этапы производства, максимально сохранять исходные свойства перерабатываемого сырья и изготавливать высококачественные продукты питания, обеспечивать ресурсосбережение и экономическую стабильность пищевых отраслей.

Быстрое развитие СВЧ-энергетнкн и создание СВЧ-тсхники и оборудования позволило более чем в 100 технологических процессах

производства продуктов питания использовать микроволновый нагрев._

Фундаментальные теоретические и практические Исследования в области СВЧ-технологий и оборудования развиты в работах: Рогова Шч1.? ядаМнко В.Я., Архангельского Ю.С., Большакова С.А., Вонволег ¿Щда.ГШЙЙгЬ^гегеТУРЬ!

№_& " 3- Т)-_

Жукова H.H., Короткова В.К., J1 ысова Г.В., Мамы ки на В.К., Некрутмана C.B., Остапенкова A.M., Федорова Н.Е., Хлебникова В.И., Шаталова А.Л., Baldwin R.E., Bengtsson N.E., Hamm R., Mudgett R.E., Neisel N., Jason A.C., Koch K., Okress E., Pham Q.T., Rosenberg U., Schiffmann R.F., Schwan H.P., Taoukis P., Vyncke W„ Yowcll К. и других ученых.

Широкое применение СВЧ-энергоподвода при изготовлении продуктов из гидробионтов требует коренного пересмотра концепции переработки объектов водного промысла, которая должна состоять в изыскании прогрессивных электротехнологий, направленных на максимальное сохранение свойств перерабатываемого сырья, формирование заданных качественных показателей готовой продукции при существенном снижении затрат на сырьевые, топливо-энергетические и материальные ресурсы.

Для решения этих вопросов необходима информация о влиянии микроволнового нагрева на изменение электрофизических, биохимических, структурно-механических характеристик, качественных показателей обрабатываемого сырья, функционально-технологических свойств готовой продукции, которая позволит разработать комплексные технологии и СВЧ-оборудование для производства продуктов питания и соответствующую нормативную документацию.

Решению обозначенных и других проблем посвящена данная работа, выполненная в соответствии с отраслевой К ЦП «Пелагиаль» и Государственной целевой НТП «Мари культура», подтверждающими ее актуальность.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось разработка научных и практических основ создания высокоэффективных ресурсосберегающих технологай переработки гидробионтов в продукты питания с использованием энергии электромагнитного поля СВЧ, обеспечивающих значительную интенсификацию технологических процессов обработки, повышение качества и пищевой ценности продукции, улучшающих экологическую и экономическую результативность и стабильность производства.

Для достижения поставленной цели последовательно решались следующие задачи:

- провести системный анализ современного состояния теории и практики в области технологии производства пищевых продуктов из сырья животного происхождения и гидробионтов с использованием СВЧ-энергии с целью определения формализации постановки задач по созданию новых эффективных технологий с применением СВЧ-нагрева, повышающих ресурсосбережение н качество продуктов питания из объектов морского промысла и марихозянств;

- разработать программно-целевую модель исследований и создания технологий производства высококачественных пищевых продуктов из гидробионтов с использованием ЭМП СВЧ;

— проанализировать научно-теоретические аспекты взаимодействия биосырья и гидробионтов с энергией ЭМП СВЧ и определить основные характеристики процесса;

— разработать аналитический метод определения диэлектрических характеристик {s\tgô,e') гидробионтов в области отрицательных температур

и определить рабочие частоты ЭМП СВЧ для обработки рыбы и двустворчатых моллюсков;

- разработать метод дифференцированной оценки степени совершенства технологий производства и качества продукции на основе критериальных значений и сформулировать обобщенный формализованный показатель качества пищевых продуктов;

- получить сравнительные характеристики кинетики процесса размораживания гидробионтов и бланширования двустворчатых моллюсков в зависимости от их технохимических свойств градиентным и безградиентным способами для подготовки оптимизации процессов;

- определить рациональные условия проведения процессов диэлектрического размораживания гидробнонтов и СВЧ-бланширования двустворчатых моллюсков методом математического планирования эксперимента;

- разработать математическую функциональную модель управления качеством продукции и программное обеспечение для прогнозирования эффективности процессов обработки гидробионтов с использованием СВЧ-энергоподвода в условиях производства на ЭВМ;

- исследовать закономерности изменения свойств комплекса биохимических, физико-химических, структурно-м ехакичес ки х, органолептических и других показателей гидробионтов при размораживании на воздухе, в воде, энергией ЭМП СВЧ и влияния их на формирование качественных характеристик готовой продукции;

- обосновать и разработать технологии соленой, копченой и стерилизованной продукции из гидробионтов с использованием энергии ЭМП СВЧ;

- исследовать взаимосвязь закономерностей изменения свойств биохимических, физико-химических, реологических и органолептических показателей мяса мидий при бланшировании в воде, паром, СВЧ-нагревом и влияние их на качество готовой продукции;

- разработать комплексные технологии производства варено-мороженого мяса мидий, консервов и пресервов из культивируемых моллюсков на основе применения энергии ЭМП СВЧ;

- разработать нормативную документацию на производство продукции из гидробионтов с использованием ЭМП СВЧ, исходные требования на проектирование СВЧ-оборудования.

Научная новизна. Разработаны научные и практические основы создания эффективных ресурсосберегающих технолога й производства пищевых продуктов из гидробионтов с использованием энергии электромагнитного поля СВЧ, базирующиеся на видовых и технохимических особенностях сырья, специфичности и закономерностях СВЧ-энергоподвода, обеспечивающего по сравнению с традиционными технологиями существенное снижение температурного храдиента, сокращение продолжительности процессов обработки (в 4-15 раз и более) и всего производственного цикла при значительном повышении качества продукции с регулируемыми функционально-технологическими свойствами.

Разработаны классификации способов размораживания гидробионтов и обработки двустворчатых моллюсков с учетом вида подводимой энергии и характера воздействия на биосырье.

Разработан и научно обоснован аналитический метод расчета диэлектрических характеристик (я-*) мороженых гидробионтов на частоте

433, 915 и 2400 МГц. Получены аналитические уравнения зависимости диэлектрических характеристик гндробиокгов в области отрицательных температур от основных факторов. Установлены закономерности изменений диэлектрических характеристик рыбы в процессе размораживания ЭМП СВЧ.

Исследованы и установлены особенности различий тенлофизических и электрофизических характеристик составных частей двустворчатых моллюсков (Му(Ииз даНоргоутсш!й, МуШ«<&/й), влияющие на динамику процесса бланширования мидий конвективными способами и СВЧ-нагревом, изменения функционально-технологических свойств и качество пищевой продукции.

Установлен на основе феноменологического подхода и экспериментально-аналитического исследования механизм воздействия ЭМП СВЧ на лигамент, аддуктор и биссусную железу мидий при щадящем бланшировании.

Разработан и научно обоснован новый метод дифференцированной оценки степени совершенства технологий производства и качества пищевой продукции на основе формализованного расчета критериев качества, позволяющий на всех этапах технологической обработки гидробионтов количественно устанавливать уровень изменений единичных и комплексных показателей качества и их значимость, определять оптимальные условия процессов обработки, обеспечивающие изготовление продуктов питания с заданными функциональными свойствами.

Разработана, научно обоснована и предложена модель управления качеством продукции, основанная на взаимосвязи эффективного критерия качества и оптимизации режимных параметров технологического процесса обработки гидробионтов.

Разработано алгоритмическое и программное обеспечение для прогнозирования и оценки эффективности процессов обработки гидробионтов с использованием СВЧ-энергоподвода в условиях производства на ЭВМ.

Научно и экспериментально установлены закономерности изменений от способа и скорости обработки и взаимосвязи происходящих биохимических, физико-химических, структурно-механических, органолептических и других трансформаций в сырье, показывающие, что при СВЧ-нагреве:

- высокая скорость размораживания обуславливает сохранение функциональных свойств гидробионтов, целостность макроструктуры мышечной ткани рыбы и на клеточном уровне, что позволяет получать высококачественное размороженное сырье и готовую продукцию;

- щадящий объемный нагрев существенно снижает степень денатурационных и гидролитических изменений белков мышечной ткани рыб и мидий, значительно сокращает уровень деструкции наиболее важных незаменимых аминокислот - метионина, лейцина, нзолейцииа, фенил ал анина, а также цисте и на;

- многократно снижается степень гидролиза и окисления лнпидов гидробионтов при высоком уровне сохранения эссеициальных полиненасыщенных биологически активных жирных кислот <о-3 в полуфабрикатах и готовой продукции;

- стабильно сохраняется цветовой тон, яркость и насыщенность цвета мышечной ткани рыбы и мяса моллюсков, повышающих качество и улучшающих товарный вид пищевой продукции;

- увеличивается выход из единицы сырья качественных продуктов питания повышенной пищевой ценности от 2-6% до 38-45%.

Научные положения, выносимые на защиту:

- научные » практические основы создания эффективных технологий производства продукции из гидробионтов с использованием энергии ЭМП СВЧ;

- аналитический метод определения диэлектрических характеристик гидробионтов в области отрицательных температур па частоте 433, 915 и 2400 МГц и оценка динамики их изменения при размораживании гидробионтов СВЧ-энергией;

- метод дифференцированной оценки степени совершенства технологий производства и качества пищевых продуктов на основе формализации и обобщения критериев качества;

- модель управления качеством в технологических процессах производства пищевой продукции из гидробионтов и алгоритмическое программное обеспечение для его реализации на производстве;

- механизм специфического эффекта бланширования мидий ЭМП СВЧ;

- закономерности изменения комплексных показателей качества мышечной ткани рыбы при размораживании и мяса мидий при бланшировании градиентными (вода, воздух и пар) и безградиентными (СВЧ) способами;

- эффективные технологии производства высококачественных гшшевых продуктов (рыбных консервов, соленой и копченой рыбопродукции, пресервов и консервов из мяса черноморских мидий), базирующиеся на использовании СВЧ-пагрева.

Практическая значимость работы. На основании результатов научных и экспериментальных исследований разработаны: технология размораживания рыбы в блоках СВЧ-энергией на СВЧ-установке АЬФДВ, технология размораживания мелкой рыбы и мяса криля СВЧ-нагревом, технологии производства копченой и соленой продукции, консервов с применением СВЧ-энергии.

Разработаны принципиально новые комплексные технологии производства пищевой продукции из культивируемых мидий на основе применения СВЧ-пагрева: варено-мороженого мяса мидий, пресервов и консервов из мяса черноморских мидий, исключающие использование традиционных теплоносителей (пар, воду и воздух).

Предложена формула и номограммы для расчета оптимальных параметров размораживания гидробионтов в промышленном СВЧ-агрегате А1-ФДВ и бланширования мидий в СВЧ-установке.

Предложен аналитический метод расчета электрофизических характеристик (s',igS,s') гидробионтов в области отрицательных температур на частоте 915 и 2400 МГц.

Разработано алгоритмическое программное обеспечение для прогнозирования и оценки эффективности процессов обработки гидробионтов с использованием СВЧ-энергоподвода в условиях производства.

Результаты исследований использованы при разработке и создании экспериментальной СВЧ-установки конвейерного типа, обеспечившей решение проблем трудоемких операций при бланшировании двустворчатых моллюсков, при разработке исходных требований на проектирование опытно-промышленных СВЧ-агрегатов многофункционального назначения для эффективной обработки гидробионтов.

Результаты исследований включены в монографию, энциклопедию, учебное пособие и используются в научной и учебной практике.

Реализация результатов исследования. Разработаны и утверждены:

ТИ «Размораживание рыбы в блоках СВЧ-энергней на установке А1-ФДВ»; 'ГИ «(Размораживание рыбы СВЧ-нагревом»; ТИ «Размораживание мелкой рыбы и мяса криля СВЧ-нагревом » ; ТИ «Производство соленой рыбы с использованием СВЧ-энергии»; ТИ «Производство рыбы холодного копчения с использованием СВЧ-энергии»; ТИ «Производство консервов из варено-мороженого мяса криля с использованием СВЧ-энергии»; изменение №1 к ТИ №1 по производству рыбных консервов и пресервов; ТИ «Производство варено-мороженого мяса мидий с использованием СВЧ-нагрева»; ТИ «Производство пресервов из черноморских мидий с применением СВЧ-нагрева»; ТИ «Производство консервов из черноморских мидий с использованием СВЧ-нагрева».

Разработанные технологии производства продукции с применением размораживания гидробионтов СВЧ-энергией в СВЧ-агрегате А1-ФДВ реализованы на Аршин цевском рыбообрабатывающем заводе ПО «Керчьрыбнром». На Аршинцевском РОЗ внедрена в промышленную эксплуатацию отечественная СВЧ-установка А1-ФДВ для размораживания гидробионтов, В СВЧ-агрегате А1-ФДВ разморожено более 720 т рыбы и гидробионтов, из которых выработано более 610 т соленой, вяленой и холодного копчения рыбы, пресервы, соответствующие требованиям ГОСТ, ОСТиТУ.

На основании результатов исследований, технологических и конструкторских решений нами совместно с Московским институтом химического машиностроения разработана и изготовлена экспериментальная СВЧ-установка конвейерного типа для тепловой обработки культивируемых мидий производительностью 30 кгЛ1. На Производственном научно-технологическом центре «Керчьмоллюск» на СВЧ-установке проведены комплексные исследования по тепловой обработке мидий. Выпуск опытных и промышленных партий пресервов, консервов и варено-мороженого мяса мидий осуществлен в условиях ПНТЦ «Керчьмоллюск». По результатам исследований и производственных испытаний разработаны исходные требования на проектирование опытно-промышленной СВЧ-установки конвейерного типа для обработки культивируемых мидий.

Апробация работы. Основные результаты исследований и материалы диссертации доложены на: Пятой научно-технической конференции «Применение СВЧ-энергии в энергосберегающих технологических процессах» (Саратов, 1986); конференции молодых ученых «Оценка и освоение биологических ресурсов океана» (Владивосток, 1988); Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Пути интенсификации технологических процессов и оборудования в отраслях агропромышленного комплекса» (Москва, 1988); Шестой Всесоюзной научно-технической конференции «Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья» (Москва, 1989); Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсификация технологических процессов в рыбной промышленности» (Владивосток, 1989); Второй Всесоюзной научной конференции «Проблемы индустриализации общественного питания страны» (Харьков, 1989); Третьей Всесоюзной научно-технической конференции «Теоретические и практические аспекты применения

методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств» (Москва, 1990); Всесоюзном семинаре АН СССР «Новые применения миллиметровых волн в народном хозяйстве» (Саратов, 1991); научно-технической конференции «Технические средства океанического промышленного рыболовства» (Керчь, 1991); конференции-ссминаре «СВЧ-электроника в народном хозяйстве» (Москва, 1993); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы применения СВЧ-энергии» (Саратов, 1993); Тринадцатой Международной конференции по постоянным магнитам (Суздаль, 2000); Третьей Международной конференции «Повышение качества рыбной продукции - стратегия развития рыбопереработки в XXI веке» (Калининград, 2001); Международной научно-технической конференции «Прибрежное рыболовство - XXI век» (Южно-Сахалинск, 2001); Четвертой Международной научно-технической конференции «Пища. Экология, Человек». (Москва, 2001); Первой Международной конференции «Морские прибрежные экосистемы: водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки» (Москва, 2002); научно-практо ческой конференции «О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 г.» (Москва, 2004),

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 60 работ, в том числе монография, учебное пособие, научные стаьи и материалы в энциклопедии, теоретических, научно-практических изданиях, периодических журналах, трудах всесоюзных и международных конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Рабата изложена на 350 с„ содержит 101 табл., 26 рис., 503 литературных источника. В приложениях приведены результаты экспериментальных исследований, нормативная документация, исходные требования на СВЧ-агрегаты, акты производственных проверок разработанных технологий, документы о выпуске продукции с использованием СВЧ-энерпш и внедрении разработок, протоколы дегустаций и документы отдельных аналитических исследований, документы об экономической эффективности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Dç> введении обоснована актуальность проблемы, обозначены основные направления создания технологий размораживания гидробнонтов и тепловой обработки двустворчатых моллюсков, сформулированы цель, научная новизна, научные положения, выносимые на защиту, и практическая значимость исследований.

В п^рвдй главе «Научные п практические предпосылки создания экологически безопасных, ресурсосберегающих и эффективных технологий производства продуктов из пиробнонтоо с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты» анализируются основные недостатки традиционных технологий, проблемы энерго- и ресурсосбережения и экологические аспекты в рыбоперерабатывающей отрасли. Показана необходимость создания и применения прогрессивных электротехнологий, которые позволят существенно интенсифицировать процессы пищевых производств при значительном сокращении затрат на сырьевые, топливно-энергетические и материальные ресурсы, увеличить выпуск качественной и экологически безопасной продукции.

Рассмотрены основные способы и современное оборудование для размораживания гидробионтов и их влияние на качество обработанного сырья и изготовленной пищевой продукции.

Анализируются современные способы обработки двустворчатых моллюсков. Рассмотрены недостатки низко- и высокотемпературной, химической и других методов обработки двустворчатых моллюсков. Показана перспективность обработки моллюсков ЭМП СВЧ.

Проанализирован современный уровень технологий обработки сырья животного происхождения и гидробионтов СВЧ-энергией. Показаны основные преимущества и перспективы использования энергии ЭМП СВЧ в технологических процессах обработки гидробионтов при производстве продуктов питания.

Разработаны классификации способов размораживания гидробионтов и обработки двустворчатых моллюсков с учетом вида энергии и характера воздействия на биосырье.

Во второй главе «Методологический подход к выполнении] исследований. Объекты и методы исследований» представлена программно-целевая модель исследований по разработке основных принципов создания технологий пищевых продуктов из гидробионтов с использованием ЭМП СВЧ, практической их проверке и реализации (рис. 1), описаны основные объекты исследований, экспериментальные и промышленные СВЧ-установки, условия проведения экспериментов, методы аналитических исследований.

Объектами исследований являлись мороженые пелагические рыбы:

- треска атлантическая {Gadits vorhuá);

- салака (Clupea harangus membras)\

- скумбрия атлантическая (Scomber scomber)',

- палтус черный (Reinhardtius hippoglossoidesy

- ставрида обыкновенная (Trachurus trachurus)\

- сардинелла аурита (Sardineila auritá),

- желтоперка (Patagonotoíhen guentheri);

- килька балтийская (Sprattus sprattus balticus)',

- нототения серая (Notoihenia squamifrons);

- пеламида (Sarda sarda),

- антарктический криль {Euphausia superba);

- мидия черноморская культивируемая (Mytilus galhprovmaalis).

Исследовательская и экспериментальные части работы выполнены в

лаборатории общей технологии ВНИРО и лаборатории ПНИЛЭФМОПП Московского ГУПБ, Керченском филиале КТИРПХ, на Аршинцевском рыбообрабатывающем заводе КПОРП «Керчьрыбпром» и Производственном научно-технологическом центре «Керчьмоллюск».

Для лабораторных экспериментальных исследований использовалась СВЧ-устаковка «Электрон и ка-ЗС» выходной мощностью 0,55 кВт и частотой генерирования 2450 МГц. При изготовлении экспериментальных, опытных и промышленных образцов продукции использовали промышленное оборудование, установленное на предприятиях, и отечественный промышленный СВЧ-агрегат А1-ФДВ для размораживания и тепловой обработки пищевого сырья выходной мощностью от 5 до 50 кВт и рабочей частотой ЭМП 915 МГц, разработанный ВНИЭКПпродмаш, НИИ «Титан», ПНИЛЭФМОПП МТИММП при участии кафедры оборудования предприятий

общественного питания МИНХ им, Г\В. Плеханова. Агрегат А1-ФДВ изготовлен малой серией в соответствии с ТУ 27-32-2613-84 (рис, 2),

РьЛ* сол»на*

Рыб*

I

Консорт»« а т/с»

I

Консгрек «МйсС»

I

Пресср^и «миаии ^ с/с»

I

«Ммсии • с/с»

кчсо

[ ГСомшгоксиал оиеяня качестваю гадробионто^ |

Практическая реализация результатов исследований

Рис. 1. Программно-целевая модель исследований.

Рис. 2. СВЧ-агрегат А1-ФДВ для размораживания рыбы в блоках:

1 - рабочая камера; 2 • пирамидальный рупор; 3 - волноводный тракт; 4 - тоннель; 5 -диэлектрическая транспортерная лента; б • загрузочное устройство; 7 * цеггной транспортер; 8 - диэлектрический контейнер; 9,11 - защитные устройства; 10 ■ выгрузочное устройство; 12 - привод транспортера; 13,14 - защитные устройства с поглощающим покрытием.

Экспериментальная СВЧ-установка конвейерного типа выходной мощностью 1,65 кВт и частотой 2450 МГц для обработки двустворчатых моллюсков (рис. 3) разработана и создана нами совместно с Шаталовым А. Л. (МИ ХМ).

123 «5 а 1 9 г Ч [112

I - ведущий вал конвейерной ленты; 2 • защитное устройство с поглощающим материалом; 3 -вентилятор; 4 - СВЧ-генератор; 3 - вентилятор охлаждения СВЧ-блока, 6 - натяжное устройство транспортерной ленты; 7 - диэлектрическая транспортерная лента; К - блок управления; 9 • станина с регулируемыми опорами; 10 - электропривод с редуктором; 11 - кожук экранирования СВЧ-гснераторов; 12 - вол »о водный канал с заградителями типа «жалюзи».

Уровень качества образцов полуфабриката и пищевой продукции оценивали по биохимическим, физико-химическим, структурно-механическим, микробиологическими и органолептическими показателями, а также по разработанному нами методу определения формализованных критериев качества. Содержание волы. жиоа. минеральных веществ, поваренной соли

определяли по ГОСТ 7636. Количество белковых и небелковых азотистых веществ определяли на автоанализаторе «Kjeltec System-1003» по методу Къельдаля, фракции азота саркоплазматических и миофибрнллярных белков -но методу King (1966), азот летучих оснований - по модифицированной методике Cobb et al. (1973), аминокислотный состав - методом ионообменной хроматографии на автоанализаторе «Hitachi-835», pH -потенциометрическим методом на автоматическом pH METER L-7 LCE,

Фракционный и жмрнокислотнын состав лноидов определяли методом ТСХ на хромато-сканере «SHIMADZU CS-930», газожидкостной хроматографии - на газовом хроматографе «SHIMADZU GC-9A», хромато-масс-спектрофотометрический анализ МЭЖК • на FINNIGAN МАТ 4615 с автоматической обработкой данных SUPER INGOS на базе ЭВМ QUEST 1600,

Цветовые характеристики мышечной ткани рыбы определяли на спектрофотометре «SHIMADZU UV-260» по программе «COLOUR» (Горохов Ю.И, и др., 1987) и на автоматическом спектрофотометре «CHROMATOMETER CR-200». Реологические характеристики образцов определяли на коническом пластометре КП-3 н универсальной испытательной машине «INSTRON 1122».

Микробиологические показатели определяли по ГОСТ 26670, ВУС -методом Грау Р. и Хамма Р. в модификации Воловинской В.П. и Кельм ал Б.Я., орган олептические характеристики - по ГОСТ 7631 и пяти бальной шкале (Сафронова Т.М., 1985).

Электронно-микроскопические исследования микроструктуры проводили на сканирующем электронном микроскопе Шас 405А по методу Чернышева В.М, и Гордеевой H.A.

При обработке и анализе результатов исследований использовали математическое планирование эксперимента, методы графической и математической статистики с применением стандартных программ.

В третьей гдаве «Научные основы обработки пищевого сырья и гидробнонюв энергией электромагнитного поля СВЧ» изложены научные основы взаимодействия биосырья и гндробионтов с энергией ЭМП СВЧ, приведены результаты исследований аналитическим методом электрофизических характеристик мороженных рыб на частоте 433, 915 и 2400 МГц, изучены теплофизические и диэлектрические характеристики мидий и их особенности.

Основой теории переменного электромагнитного поля является система уравнений классической электродинамики (уравнения Максвелла). Система уравнений Максвелла дополняется уравнением непрерывности и теоремой У мова-По Йнтинга.

Поток энергии электромагнитного поля описывается вектором Пойнтинга:

S~E-Ht Вт/м2 (1)

где: Е - налриженкость электрического пол», ВЛц И - напряженность магнитного пат», А/м,

Перенос энергии в волновом процессе описывается уравнением Умова:

,, ~

— = *Vy + Qt (2)

гае: У - вектор Умов», равный произведению объемной плотности энергии на скорость ,, dW

распространения: У =--v = fi>-v

dv

w • объемная плотность внутренней энергии, Дж/м*;

Q - удельная мощность тепловых источников, Bt/ms,

Уравнение Умова для потока электромагнитной энергии имеет вид:

l^i-^.f.-i*-».^1), (3)

где: w - объемная плотность потока энергин, Д*/м1;

е0 " электрическая постоянная, Ф/м = 8,85* 10й1 Ф/м);

е" - фактор диэлектрических потерь^

а - круговая частота электромагнитного поля, Гц.

Второе слагаемое правой части уравнения (3) представляет собой удельную мощность тепловых источников, в котором j?=0,5-e, (Bt/mj) отображает необратимое преобразование энергии ЭМП во внутреннюю тепловую энергию среды.

Среди установленных воздействий ЭМП на биологические системы наиболее важным является нагрев. Осе потеря электромагнитной энергии в материале происходят из-за потери проводимости, молекулярного движения и биополимерного вращения.

Основные компоненты пищевых продуктов: белки, лнпиды, углеводы и вода относят к разряду диэлектриков, а водные растворы солей (электролиты) -к проводникам. Диэлектрические свойства продукта описываются с помощью комплексной диэлектрической проницаемости s = s'~j s", где j - плотность электрического тока, А/м2.

Диэлектрическая проницаемость (s') характеризует способность диэлектрика поляризоваться в электрическом поле. Фактор диэлектрических потерь (к*) характеризует мощность энергии ЭМП, рассеиваемой в материале в виде теплоты. Тангенс угла диэлектрических потерь tgS-e"!s' определяет долю энергии, необратимо переходящей в теплоту за один период электромагнитных колебаний.

Мощность потерь, поглощаемая единицей объема диэлектрического материала, трактуемая по теореме Умова-Пойнтинга как уравнение энергетического баланса, определяется по уравнению (Рогов И.А„ Некрутман С.В., 1976; 1986):

Д = 5,56*10~7 -f'E2 '£*ф)Вт/м5 (4)

где: / * частота электромагнитных колебаний, Гц;

Е - напряженность электрического пола, В/м;

- эффективный фактор потерь (коэффициент потерь),

Эффективность преобразования энергии переменного ЭМП в теплоту (уравнение 4) обусловлена рабочей частотой к квадратом напряженности электрического поля, изменяющимися диэлектрическими характеристиками обрабатываемого продукта и не зависит от теплопроводности диэлектриков,

имеющих низкие значения. Эта особенность является наиважнейшим отличием и преимуществом диэлектрического нагрева, априори ускоряющего процесс нагревания материала по сравнению с кондуктивным и конвективным нагревом,

С увеличением частоты ЭМП уменьшается глубина проникновения СВЧ-поля в продукт. Электромагнитная волна, проникающая через поверхность обрабатываемого материала, затухает в толще продукта по экспоненциальному закону вследствие поглощения энергии, сопровождающегося выделением теплоты (Рогов И. А. и др., 2003).

Постоянная затухания определяется уравнением:

« = (5)

где: а - коэффициент затухания;

До - длина электромагнитной волны в свободном пространстве, м.

Глубина проникновения - расстояние от поверхности внутрь продукта, на

котором мощность падающей волны уменьшается в С раз от первоначальной

величины, равна Эффект объемного диэлектрического нагрева при СВЧ-

энергоподводе обеспечивается за счет формы обрабатываемых изделий, линейные размеры которых в каком-либо одном измерении не превышают значения удвоенной глубины проникновения ЭМП СВЧ в продукт.

Изучение ЭФХ (s\tgS,s*)t влияющих на величину удельной мощности тепловых потерь и глубину проникновения СВЧ-поля в продукт в области отрицательных температур, сопряжено с очень большими сложностями, особенно в зоне критических температур (от-1°С до-5°С), чем, по-видимому, и объясняется отсутствие данных о них в доступной нам научно-технической литературе,

В этой связи, сообразуясь с характером поведения фактора диэлектрических потерь (е*) при различных температурах, зависящего от количества вымороженной влаги в продукте и его энтальпии, нами разработан анатятический метод определения е' и е" мышечной ткани рыбы при отрицательных температурах с учетом механизма взаимодействия ЭМП СВЧ с замороженным сырьем.

Предлагаемый метод определения ди элеюричес ких характеристик мороженых гидробионтов основан на использовании справочных данных по е' и с* (Рогов И.А. и др., 1981), значения которых получены при положительных температурах, энтальпии и количества замороженной влаги в мышечной ткани мороженой рыбы (Сикорский 3., 1974; Зайцев В.П. и др., 1976; Гинзбург A.C. и др., 1990) и состоит из двух частей.

В первой части диэлектрические характеристики рыбы от положительной температуры до 06С определяются следующими уравнениями:

с' —

« ~ tf >20 (б)

H (7)

где: s',. t", - диэлектрическая проницаемость и фактор диэлектрических потерь рыбы при ¡-температуре; ЛНп - энтальпия рыбы при ¡-температуре, кДж/кг; jIHlhj - энтальпия рыбы при температуре 20°С, кДж/кг; s'ti& - диэлектрическая проницаемость и фактор диэлектрических потерь при температуре 20°С,

Уравнение выполнимо при 0 < t, & 20,

Во второй части с учетом замороженной влага в мясе рыбы диэлектрические характеристики мороженой рыбы от -1°С до -40°С предлагается определять по формулам:

(8)

и

^O-MnJ, (9)

где: s'ua. в 1л * диэлектрическая проницаемость и фактор диэлектрических потерь мороженой рыбы при ¡-температуре; Win - количество замороженной воды в мясе рыбы при ¡-температуре, доли

единицы;

s«.>»i * диэлектрическая проницаемость и фактор диэлектрических потерь рыбы

при температуре 0СС.

Таблица 1,

Диэлектрические характеристики мышечной ткани трески в зависимости от температуры.

Частот!, МП| Дюлестр, харчей Темпентура, 'С

-40 -18 -16 -14 -12 -10 -6 -5 -4 -3 -I -1 0

е' 4,4 1,4 5,7 6,1 6,6 7,3 й.,2 »,7 10,9 12,6 li,6 22.J 43,0 46,8 2,6 3,2 3,4 3,6 3,9 4,4 4,4 5,8 6,5 7,5 9.3 13,3 25,6 27,9

Е"

m Б' 4Д Si 5,4 5,9 6,4 7,0 7,V 9,3 10,4 12,1 15,0 JI,3 41,3 44,9 12 1,7 2.8 3,0 3,3 3,6 4.1 4,8 5,4 6.3 7.0 11,1 21.4 23.3

g*

е' 3,9 4,8 5.0 5.4 5,8 6,4 li «,5 9,6 11.1 13.8 19,6 37,9 41,2 1,5 1.8 1.9 2,0 2Л 2,5 2.8 3,3 3,7 4,3 J.3 7,5 14.6 15,9

в"

Рассчитанные по уравнениям (6-9) диэлектрические характеристики мороженой трески (табл,1), палтуса, хека, сельди и судака показывают, что с подъемом температуры происходит рост е' и г", особенно резкое повышение в зоне критических температур (от -5еС до -1°С), пропорционально возрастает удельная мощность тепловых потерь (Руд), обусловленная увеличением размороженной связанной воды в белковой системе клеточных субстанций мышечной ткани рыбы, взаимодействующей с ЭМ-полем.

Основываясь на справочных данных электрофизических характеристик (ЭФХ) пищевых продуктов (Рогов И.А., Адаменко В.Я., Некрутман С.В. и др., 1981) и полученных нами данных в области отрицательных температур, а также исходя из стандартных размеров блоков мороженой рыбы (по ГОСТу), наиболее приемлемой для размораживания гидробионтов является частота 915 МГц.

Существенное различие значений диэлектрических характеристик частей мидий обусловлены ее своеобразным строением и химическим составом (Миг<1таш1 РХ}., \Ус5ЛаМ ОС., 1987) (табл.2).

Низкие значения с' и е" раковин мидий, состоящих из двух слоев -наружного призматического (кальцитового) и внутреннего перламутрового (арогонитового), объясняются высоким содержанием карбоната кальция (СаСОз) 95,8-98,9% и незначительной долей органического вещества. Растворимая фракция составляет 14-64% от общего органического вещества и основная ее часть (40-80%) состоит из белков, из которых 60-70% приходится на аспарагиновую кислоту, а 30% - на серии и глицин, В нерастворимой фракции органического вещества содержится около 35% хитина, 20-37% полисахаридов, а 80% аминокислот белковых соединений представлены глицином и аланином (Кгатриг О. е1 а1., 1983).

Различия теплофизических и диэлектрических характеристик составных частей мидий в значительной степени будут определять принципиальные отличия динамики и механизма процесса бланширования моллюсков конвективными способами и СВЧ-энергией.

Таблица 2.

Теплофизические и диэлектрические характеристики мидий на частоте 2450 МГц при температуре 15аС

ТФХ Диэлектрические характеристики

Составная част» наднн Воза д ^т * м-К С (£8 с"

МуШи5 £аи4>рго\'1пс1а0з Раковина Мягкие тканн Мсжстяорчатал жидкость 84,9 96,8 2,80 0,52 0,56 5.4 53.2 70.3 0,016 0,37 0,31 0,086 19.7 21.8

Раковина Мяпснеткаян Межстворчатая жидкость 83,3 97,1 2,80 0,52 0,56 6,1 52.5 71.8 0,019 0.36 0.31 0.116 18,9 22.9

Для тепловой обработки ЭМП СВЧ мидий, ширина створок которых не превышает 18-25 мм, целесообразно использовать частоту 2450 МГц.

В четвертой главе «Метод дифференцированной оценки совершенства технологий производства н качества пищевой продукции» представлена разработанная нами методика определения критериальных оценок качества и их значимости, как обрабатываемого сырья, так и готовой продукции, позволяющая создавать эффективные и совершенствовать традиционные технологии производства и повышать качество продукции на всех процессовых этапах его производства.

Большой научный вклад в области оптимизации управления качеством пищевых продуктов внесли: Ивашкин Ю.А., Протопопов И.И., Бородин А.В., Шутов С.А.» Артюхова С.А., Семенов Б.Н., Дунченко НИ., Федоренко Г.Н., 5коП Б. и другие ученые.

Каждый частный показатель состояния продукта имеет свой физический смысл и свою размерность. Для объединения их необходимо ввести безразмерную однотипную шкалу, отражающую уровень качества продукта по обобщенному признаку. Выбор правила комбинирования исходных частных значений качества продукта неформализован и единого правила нет. Наиболее

естественный путь - формализация множества значений частных показателей состояния продукта, выбор стандартной шкалы и обобщение результатов.

Для сопоставления показателей между собой и оценки их значимости мера качества выражается:

je —

hv*—£T> (10)

где: Kij! - критерий качества при ¡-технологическом процессе, j-способе и z-режнме обработан через частный показатель G;

G4I • частный показатель состояния продукта при ¡технологическом процессе, j-способе и г-режнме обработки;

G - показатель состояния биоеыри до ¡-го процесса обработки.

Многие частные показатели объединены по комплексным видовым характеристикам качества: биохимическим, физико-химическим, структурно-механическим и органолептическим и могут быть выражены аддитивными свертками через безразмерный показатель. При этом критерий качества будет К£1 (К шах).

Формализация, учитывающая соотношение между белковыми показателями обработанного продукта и исходного по новой (разрабатываемой или совершенствуемой) и традиционной (контрольной) технологиям на любом технологическом процессе производства, представлена в виде:

( т

Ktj ' РMI1 ' Дф

(1

IX

Jtt

Р.-К-А.

•ÙN '

(11)

Кьц - критерий качества по белковым показателям продукта при 1-течнологкческом процессе я } -способе обработки, доли единицы,

Рц и - массовая доля азота растворимых саркоплазматичссккх к мнофибриллнрных белкси при ¡-процессе и ¿-способе обработки, %;

Ащ - массовая дол* наиболее лабильной а,-амииокл слоты (или

сумма нескольких эссенднальных аминокислот) в белке при I-процессе и ^способе обработки, г/100г балка; массовая доля суммы незаменимых аминокислот в белке продукта при ¡-процессе и .¡«способе обработки, г/100 г белка;

V»-l /и

(1 \ - аналогичные показатели исходного сырь« иди продукта до ь Рс, Ри> А,, I 2 А„л \ технологического процесса обработки.

Формализация (по аналогии) по показателям липидов продукта имеет вид: а) при исследовании показателей, определяемых по ГОСТ 7636-85:

лу КЧ-ПЧ-АЧ-ОК ' (12)

где: /с1 - критерия качества по показателям липидов продукта при ¡-процессе и]-способе обработки, доли единицы; - (кислотное число) массовая доля окисленных липидов в продукте ери ¿-процессе и ¿-способе обработки, мгКО№г липндоя;

П'/ц - (перекнснос число) массовая доля окисленных липидов в продукте при Ь процсссс и .¡-способе обработки, % (йода);

А - (альдегидное число) массовая доля окисленных .-твидов в продукте прн ¡-процессе я ]-способе обработки, мг коричного альдегида/1 ООг липидов;

ОК$ - массовая доля оксикислот в литиах продукта при ¡-процессе н Способе обработки,

КЧ ¡14, - аналогичные показатели исходного сырья иди проекта до ¡-процесса обработки.

АЧОК

б) при исследовании фракционного и жирнокислотного состава липидов:

ТГ^Ф^ДГ^МГу-СЖК

К пи -

щ------------г _ ()3)

ТГ-Ф-ДГ-Ж-СЖК-

- критерий качества по показателям липидов продукта при 1-происссе и ]-л* способе обработки, доли единицы;

ТГц • массовая доля триглицеридов в лютидах продукта при ¡-процессе и j-способе обработки, %;

- массовая доля фосфодипидон в липчдах продукта прн ¡-процессе и]-способе обработки, %;

ДГц - массовая доля диглнцерндов в липндах проекта при ¿-процессе и .¡-способе обработки, %;

МГ, • массовая доля моноглнцеридов в лмпидах продукта -при (-процессе и )-способе обработки, %;

массовая доля свободных жирник кислот в лнпндах продукта при ¡-процессе и .¡-способе обработки, %,

- массовая доля суммы эйкозапентасновой и доксоагексасновой кислот в жирных кислотах прн ¡-процессе н .¡-способе обработки, %;

ТГ, Ф, ДГ, - аналогичные показатели исходного продукта до ¡-процесса обработки, %. МГ.СЖК,

Формализация по физико-химическим показателям продукта выражается в виде:

ВУС^М^Г, КфХ*~ ВУС-М-Г • (И)

где: - критерий качества продукта по физико-химическим показателям прн ¡-процессе и

способе обработки, доли единицы; ВУС„ - вещоудерживающм способность продукта при ¡-процессе и .¡-способе обработки, %; М, • выход массы продукта при ¡-процессе и Способе обработки, %; )■*, - яркоегьцвета продукта прн ¡-процессе и Способе обработки, %; ВУС, - аналогичные показатели исходного продукта до ¡-процесса обработки, %. М, Г

Формализация по структурно-механическим показателя продукта записывается в виде:

V * ^

где: Ксщ - критерий качества продукта по структурно-механическим показателям при

процессе к ¿-способе обработки, доли единицы; - предельное напряжение сдвиг» продукта при ¿-процессе и ¿-способе обработки, Па; т}^ • пластическая вязкость продукта при ¡-процессе и }-способе обработки, Па*с; £„ - модуль упругости деформации при ¡-процессе и ¿-способе обработки. Па;

ф^ц^Е - аналогичные показатели исходного продукта до ¡-процесса обработки,

Органолептические методы оценки качества продукта являясь субъективными, существенно уступают инструментальным методам, но дополняют объективную степень уровней качества продукции.

Формализация, учитывающая соотношение между органолептаческнм и показателями обработанного сырья или продукта при любом процессе и способе технологической обработки и априорно максимальной оценкой аналогичных сенсорных показателей качества выглядит в следующей форме;

"1V _л

К** " .а.. ' ' . . (16)

где; Кхц - критерий качества продукта по органолсптичосхим характеристикам при 1-

процсссс и ¿-способе технологической обработки, доли единицы; сумма усредненных оценок единичных и комплексных показателей качества продуктов при ¿-процессе н ¿-способе обработки, баллы;

V у*

~ , , сумма априорно максимальных опенок аналогичных показателей качества V''^г продукта, баллы;

^ • соответствующие коэффициенты значимости показателей.

Формализованный обобщенный критерий качества продукта можно представить в виде:

Ку ' 'Кфху •Ксму 'Кху, (17)

где: - обобщенный критерий качества продукта при ¡-процессе и ¿-способе технологической обработки, доли единицы.

Значимость каждого из частных и комплексных показателей, включаемых в совокупность общей оценки качества продукта, выраженного через критерий качества, представлена в виде:

а) для частных показателей:

ъ -Ем.

б) для комплексных показателей:

к -Ь-

где: и * оценки (коэффициенты) значимости частного и комплексного показателей

качества продукта при ¿-процессе и ¿-способе обработки, доли единицы; К - критерий качества продукта по частному показателю при ¡-процессе «¿-

способс обработки, доли единицы, }СВ - критерий качества продукта по комплексной видовой характеристике при I-процсссе и ¿-способе обработки, доли единицы;

К^ * обобщенный критерий качества продукта при 1-процессе и .¡-способе обработки, дата единицы;

Чем больше коэффициент к, тем существеннее влияние показателя на качество продукта.

Для определения состояния уровней качества продукции через критерий качества используют метод полного факторного эксперимента или методику экспертных оценок в соответствии со шкалой желательности Харрингтона или категорией качества (1уа5Ыап Уи.А, е! а1., 1990; Ивашкин Ю, А. и др., 2000): 1,00-0,80 очень хорошо 0,80-0,63 хорошо 0,63-0,37 удовлетворительно 0,37-0,20 плохо 0,20-0,00 очень плохо

Формализованные критерии качества позволяют на любом этапе производства количественно оценить уровень качества изготавливаемого продукта и выявить причины и факторы несовершенства условий обработки гидробионтов в технологических процессах и принять меры к их устранению.

Для определения рациональных режимных параметров обработки с целью совершенствования процессов технологии производства и улучшения качественных показателей продукции при проведении математического метода планирования эксперимента обобщенный критерий качества продукта с учетом значимости частных и комплексных показателей целесообразно использовать в виде параметра оптимизации. Для этой цели при расчете обобщенного критерия качества выбираются комплексные показатели, в наибольшей степени характеризующие влияние технологического процесса обработки на происходящие изменения в продукте.

Методика определения критериев качества, представляющих собой количественный и единый показатель степени качества изготавливаемой продукции на любом этапе ее производства, является универсальным методом дифференцированного совершенства создаваемых и используемых традиционных -технологий, позволяющим оптимизировать параметрические режимы процессов обработки и выпускать продукты питания высокого уровня качества.

В пятой главе «Научно-экспериментальное исследование технологических процессов и обоснование оптимальных условий обработки гидробионтов СВЧ-энершей. Математическая модель управления качеством продукции» приведен экспериментальный материал по исследованию процессов обработки и обоснованию оптимальных условий размораживания рыбы и бланширования мидий ЭМП СВЧ, представлена укрупненная схема модели управления качеством продукции.

Размораживание гидробионтов СВЧ-энергцей, При оценочных исследованиях кинетики размораживания блоков трески и салаки в воздушной среде, в воде и СВЧ-энергиеЙ в установке «Электроника-ЗС» получены термограммы процесса (рис. 4), свидетельствующие о существенном влиянии способов размораживания на продолжительность обработки и изменения температуры, как по объему в целом, так и в центре и поверхностных слоях блоков рыбы, вследствие принципиальных отличий градиентного и диэлектрического нагрева.

В сопоставлении с размораживанием блоков салаки и трески (массой 1 кг) в воде, где продолжительность процесса составляет, соответственно, 120 и 135

мин., на воздухе - 480 и 510 мин., размораживание рыбы в СВЧ-поле позволяет сократить процесс до 9,2 и 10,8 мин. (в 12-13 и 47-52 раза соответственно) и минимизировать разность температур пс объему блоков до 1,5-3°С в сравнении с обработкой в воде (17°С) и на воздухе(13°С), 20

¡3

1«

*

4 ®

-10 -М

Рис. 4. Термограмма процессов размораживания блоков трески.

Отличия по продолжительности размораживания трески и салаки в ЭМП СВЧ обусловлены различием содержания воды и лилидов в мышечной ткани (трески-80,6% воды, салаки-73,1%) и диэлектрических характеристик, при которых необходим определенный уровень энергозатрат, соответствующий количеству теплосодержания каждого вида рыбы.

Темп нагрева яри размораживании гидробионтов ЭМП СВЧ существенно зависит от (эффективного) коэффициента диэлектрических потерь (е^), изменение которого приводит к значительному увеличению скорости процесса обработки. При размораживании до заданной конечной температуры мощность, поглощаемая единицей объема обрабатываемой рыбы с учетом уравнений 4 и 9, определяется по формуле:

Рг = 5,56-КГ1 /-Е2 '[е^Вт/м3 (20)

При СВЧ-разморажи ванн и от -18ПС до -6°С средний темп нагрева составляет 0,10-0,12°С/с, при этом монотонно увеличивается е' и е* (рис. 4,5). От -6-^-5°С до -1СС резко возрастают диэлектрические значения е' до 38 и в" до 14,6 и, соответственно, удельная мощность тепловых потерь (Руд в 3-4 раза). При этом темп нагрева увеличивается до 0,32-0,41°С/с. Такой характер протекания процесса размораживания обусловлен в начальной стадии наличием в мороженом продукте насыщенных растворов солей, молекулы воды которых обладают периодом релаксации, соизмеримым с частотой электромагнитного поля, а ионы имеют ограниченную подвижность. В дальнейшем интенсивность процесса резко возрастает, что связано с освобождением молекул воды при плавлении льда, взаимодействующих с ЭМП СВЧ,

1) « N Ш 130 !>0 210 З-И) 300 330 360 430 450 480

Лрадряыгтеллостъ, чип

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

Температура, "С

Рис. 5. Зависимость диэлектрических свойств мышечной ткани трески от температуры (—) 915 МГц, (—) 2400 МГц.

При проведении оценочных экспериментов установлено, что применение ЭМП СВЧ позволяет размораживать гмдроиионты в зоне критических температур (-5-^-1 СС) с высокой скоростью, что обеспечивает сохранение качественных показателей размороженной рыбы и является принципиальным отличием от градиентных способов обработки.

Важной особенностью безынерционного размораживания, в отличие от традиционных способов, является также возможность достаточно точного регулирования заданной конечной температуры по объему блоков размораживаемых гидробиовтов в пределах ±1°С.

Далее для углубленной увязки кинетических процессов безынерционного размораживания с качественными показателями обработанной рыбы в СВЧ-установке камерного типа «Элеюроника-ЗС» на базе математического планирования эксперимента методом крутого восхождения решалась оптимизационная задача с выходом за пределы области, обозначенной планом, с учетом ограничений по качественным показателям обработанного сырья.

Параметром оптимизации выбран показатель эффективности размораживания - формализованный обобщенный критерий качества: У = К%

K = f\K,

К - Кв • КФ Х - Кх -» шах

(21)

где; Аь Кх-критерии качества размороженной рыбы по белковым, физико-химическим и органолегггичееккм показателям, доля единицы.

Для проведения полного трехфакторного эксперимента (ПТФЭ) показатель К из безразмерного переводился в % качества:

У = (КВ.КФХ-КХ). 100 (22)

Целью оптимизации являлось получение предварительной информации возможности обеспечения высокого уровня качества обработанного сырья, обусловленного минимизацией продолжительности процесса без градиентного размораживания с наименьшим перепадом температур между центром и поверхностным слоем блока рыбы.

В итоге проведенной серии опытов в соответствии с планом ПТФЭ с двукратной повторностью опытов в каждой строке матрицы планирования и расчетов линейных коэффициентов и коэффициентов эффектов взаимодействия (фактически незначнмы) получены адекватные уравнения регрессии, представленные в табл. 3.

Таблица 3.

Уравнения регрессии и оптимальные условия размораживания рыбы в СВЧ-установке «Электроника-ЗС»

Режимы

Вид рыбы Уравнение регрессии т. мин М, кг ур

X! X, (К) <Ю

Салака У»73,43+Э.45*Хг10.«-Х3+2.!>7.>;1 •1« 5,0 1,0 88,67 88.25

Треска У-80.27+3, Н-Хр8,87'Х1+1,63-Х, -18 5,8 1,0 88.04 87,97

П1,тгус У«78,54+2,Т 1-Х,-8/98-Хг+1,54'Х, -18 «,* 89.92 90,35

Скуморм У-73,61+Э.26-Х,-10.18*Х,+2,84*Х) -18 4,7 1.0 87,71 87,2»

При осуществлении движения но градиенту с учетом ограничения движения параллельного значения критерия качественных показателей размороженной рыбы получены оптимальные условия процесса размораживания блоков салаки в «Электронике-ЗС», заключающиеся в цикличном (Г.1) диэлектрическом нагреве (Рдв, = 550 Вт) блока рыбы массой I кг и длительности цикла нагрева 50 с от начальной температуры -18°С до температуры в центре блока -1°С в течение 5 мин. общего времени СВЧ-нагрева и периоде между циклами СВЧ-нагрева 50 с, обеспечивающие высокие качественные показатели размороженной салаки.

Таким образом, экспериментально была подтверждена идея, что быстрый безынерционный процесс размораживания гидробионтов СВЧ-энергией с одновременным минимальным перепадом конечных температур по объему блока обеспечивает максимальные показатели качества размороженного сырья.

Серия предварительных экспериментов позволила перейти к решению оптимизационной задачи по размораживанию блоков рыбы па частоте 915 МГц на промышленном СВЧ-агрегате А1-ФДВ (рис. 2) методом полного трехфакторного эксперимента.

Параметр, характеризующий процесс: У=К

У = (КБ-КФх/Кх)Л00> (23)

где: К - обобщенный критерий качества.

В результате проведенных опытов на основе метода крутого восхождения получены уравнения регрессии в данной области факторного пространства, адекватно описывающие поверхность откликов и позволившие оптимизировать параметры размораживания гидробионтов в СВЧ-агрегате А1-ФДВ (табл. 4).

Таблица 4.

Уравнения регрессии и оптимальные условия размораживания гидробиоктов в СВЧ-агрегате А1-ФДВ

Режимы

Вт рыбы Уравнение регрессии т, ынн ■а. А М, кг

X! Х> (к> (Ю

Скумбрия •16 7,0 4,75 10 92,14 92,79

Ставрида У=8г.Зг+3,82'Х1-8,47-Х1+3.78*Х) 7.0 4,43 10 91,83 92.56

Сардинелла У-80,96+3 ,К8-Х| -».Зб-Х^З^г-Х! 7,0 4,61 10 92.36 91,71

Желтопер *а У=В3.47+3,97-Х,-«,35-Хг*3,89-Х5 7,0 4,27 10 92,95 93,24

Килька У-81,36+4,05-Х| -9,41»Х2+3,<И*Х} 7,0 4,61 10 93,84 93,02

Нототения У-80.73+3,79*Х|-8,34*Х;+3,84*Х3 7,0 4,45 10 93,31 92,54

Фи« ставриды У-78.52+3,98'Х1-9,27'Х5+3,9 1 *Х} 7.0 4,90 11 92,03 92,49

Варено-мороженое мясо криля У-80.24+3,93>Х| - 10,03-Хг+3,77^ •16 7.0 5,27 12 93,04 92,78

Проведение повторных опытов подтвердило реальность оптимальных режимных параметров размораживания скумбрии и других гидробионтов (У=таах) в СВЧ-агрегате А1-ФДВ, согласно которым, движущиеся по диэлектрической конвейерной ленте в ЭМП мороженые блоки рыбы непрерывно и равномерно по объему нагреваются СВЧ-энергией в течение 7 мин. до температуры в центре блоков -1°С, при этом максимальный уровень качества размороженной рыбы достигается за счет минимизации продолжительности процесса, обусловленного подачей соответствующей мощности СВЧ-энергии посредством регулирования анодного тока (1д) генератора, коррелируемого с начальной температурой мороженого сырья, его видом и массой блоков.

На основании полученных результатов составлены номограммы для определения оптимальных режимных параметров размораживания и установлена экспериментально-аналитическая связь между мощностью СВЧ-энергии, регулируемой через анодный ток генератора 1а, и температурой мороженого сырья и массой блоков, которые определяют параметры размораживания гидробионтов в установке А1-ФДВ на производстве (табл. 5),

Таблица 5.

Уравнения для расчета параметров размораживания гидробионтов в СВЧ-агрегате А1-ФДВ

Внд сырья Содержание воды, % Масса блока, кг Уравнение

Скумбрия, ставрида, нототения, килька н т.д. 71-77 10 (1а)-2,1 +0,167>1н

Филе пеламиды я ставриды 70-74 11 (и-2.4 + 0,167-1;,

Мороженое мясо криля 73-76 12 ал> = 2,6 + 0,167^н

I* - анодный той генератора, А, 1« - начальная температура мороженого сырья, "С

Полученные уравнения справедливы при размораживании гидробионтов от -18°С-*—7°С до температуры в центре блока минус 1°С.

Размораживание гидробионтов ЭМП СВЧ в агрегате А1-ФДВ на основе разработанных рациональных режимов по сравнению с обработкой в воде и на воздухе, обеспечивает сокращение процесса, соответственно, в 22-27 и 150-170 раз, снижение потерь массы сырья в 7-30 раз и значительное повышение качества размороженной рыбы, направляемой на изготовление пищевой продукции.

Бланширование мидий ЭМП СВЧ- Анализ термограмм кинетики тепловой обработки мидий в «Электронике-ЗС» (рис. б) свидетельствует о динамичном и «мягком» бланшировании ЭМП СВЧ (2,8-3,0 мин) со скоростью 0,4°С/с, многократно сокращающем продолжительность процесса по сравнению с бланшированием паром (115°С) в течение 14 мин, и водой (100°С)- 18 мин.

Установлено, что створки мидий, состоящие на 95,8-98,9% из карбоната кальция (СаСОз), имеют очень малое значение диэлектрической проницаемости (е'=5,4-6,1) и фактора диэлектрических потерь («'=0,081-0,116) (табл, 2), что является важнейшей особенностью, обуславливающей специфическое воздействие ЭМП СВЧ на мягкие ткани моллюсков в замкнутом объеме, не затрачивая микроволновой энергии на нагрев раковин.

При бланшировании моллюсков мощность, поглощаемая единицей объема нагреваемых мидий, с учетом различия диэлектрических характеристик составных частей мидий (табл.2) определяется уравнением:

120 110 100 90 80 70 60 го

40 30 20 10

О

- - - -1. - |

-

> 1

/ 1 \ I

1 1

- - - -

» - подл

ЯгТ [ -СВЧ '

пП 1 _1_ —1— 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 31 1213 1415161718 Продолжительность, ниц Рис.6. Термограмма процессов тепловой обработки мидий.

Д. =5,56-10"7 -/-Ег-(а €р +Ь-к,-с^+с-^Х Вт/м3

(24)

где:

е'г, Емсх , £и - фактор диэлектрических потерь раковины, межстворчатой жидкости, мяса миднй;

а,Ь,с - коэффициенты пропорциональности составных частей мидий (0,34; 0,37; 0,23); кг- коэффициент времени нагрева межетворчатой жидкости мидий (0,25).

Для определения оптимальных условий влюптия СВЧ-энергии на процесс бланширования мидий предварительными экспериментами были определены предельно допустимые границы экспериментальной области факторного пространства, при которых температура бланширования мидий в «Электронике-ЗС» не должна превышать 82-85°С, масса обрабатываемых мидий должна быть не больше 0,23 кг, продолжительность процесса - не дольше 3,5 минуты.

При построении математической модели варьируемыми факторами

выбраны начальная температура живых мидий (X.), время обработки (Х3) и

масса обрабатываемых в ЭМП СВЧ моллюсков (Хэ),

В качестве параметра оптимизации выбран комплексный показатель эффективности бланширования:

у = К,' Ктс 'ком. , (25)

где: \Т/М - выход бланшированного мяса мндий, % от массы сырья; Кздс» IV»! ~ критерии качества отделения биссуса от мяса мидий н бланшированного мяса от створок раковины, доля единицы.

При решении оптимизационной задачи в соответствии с планом ПТФЭ получено уравнение регрессии, адекватно описывающее поверхность отклика:

У = 13,04 + 0,65 • Х1 -1,91 • Х2 + 0,73 • Х3 (2б)

Установленные оптимальные режимные параметры процесса бланширования заключаются в непрерывном диэлектрическом нагреве (Р(ВЧ -0,55 кВт) живых мидий с исходной температурой 14°С и массой 0,2 кг продолжительностью 2,9 мин, до температура готовности мяса моллюсков 85 еС. При этом обеспечивается свободное отделение биссуса и мяса мидий от створок до 95-98%, повышение выхода продукта до 19-20% от массы сырья.

Данный эффект объясняется быстрым нагревом (0,4°С/с) соединительной ткани мускулов-замыкателей мидий (рис. 7) и приоткрываннем через 40-50 с

створок с вытеканием МОК, составляющей 35-38% от массы мидий. Затем скорость нагрева мягких тканей моллюсков возрастает в 2 раза (0,80-0,83°С/с), в диапазоне температур 50-63СС происходит частичная денатурация глнкопротеидных мышечных

волокон биссуской железы, вероятно, не успевающей при «термошоке» сократить мышцы железы и прочно захватить биссусный корень, как это происходит при конвективных способах обработки. Биссусная железа остается в фиксированно-расслабленном состоянии и биссус свободно удаляется.

При повышении температуры от 60-63°С до 70-75°С в течение 1015 с скорость процесса составляет 0,81-0,85 °С/с (рис. 6), белковые вещества соединнтельно-тканной прослойки аддукторов подвергаются денатурационному воздействию, вследствие которого происходит отслаивание мускулов-замыкателей от створок и свободное отделение от них мяса моллюсков.

Полученные оптимальные параметры бланширования мидий в «Электронике-ЗС» были нами использованы при проектировании непрерывного технологического процесса производства и создании экспериментальной конвейерной СВЧ-усгановки для тепловой обработки двустворчатых моллюсков (рис. 3), которая была изготовлена и установлена в ПНТЦ «Керчьмоллюск».

Рис, 7. Изменение усилия отделения биссуса мндий при обработке ЭМП СВЧ

При нахождении оптимальных условий обработки мидий в экспериментальной СВЧ-установке параметром оптимизации выбран обобщенный критерий качества бланшированного продукта: У=К

у = (Кфл.'Кбис • Ком.)-100 шах , (27)

где: Кф_\ - критерий качества бланшированного мяса мидий по физико-химическим показателям, доля единицы;

100- коэффициент перевода из безразмерного в % качество.

Задача оптимизации заключалась в достижении достаточно минимальной продолжительности бланширования при щадяшем температурном СВЧ-нагреве, обеспечивающей максимальный выход и высокий уровень качества бланшированного мяса мидий, полноту ослабления и удаления биссуса и отделения мяса моллюсков от створок раковин.

Определяющими факторами, влияющими на параметр оптимизации,

являлись начальная температура мидий (Л*)) время обработки (ЛЧ) и масса

обрабатываемых в ЭМП СВЧ моллюсков (£1). Процесс нагрева мидий ЭМП

СВЧ осуществлялся до температуры Хл = 85®С при мощности СВЧ-знергии Х% = 1,65 кВт.

В результате обработки экспериментальных данных, определяемых по методу Бокса-Уилсона, получено адекватное уравнение регрессии в виде полинома первой степени:

У - 50,66 + 2,34 • Хх - 6,96 • Хг + 2,46 • Хъ (28)

Вследствие успешного крутого восхождения с выходом за пределы области, ограниченной планом, получены оптимальные условия процесса

бланширования мидий, в итоге которых, непрерывно поступающие по конвейерной ленте живые мидии постоянно нагреваются СВЧ-энергией (Р«ч = 1 >65 кВт) до температуры 82-85°С, при этом максимальный уровень качества мяса, полнота удаления биссуса и отделение мяса моллюсков от створок раковины обеспечиваются минимально необходимой

продолжительностью бланширования моллюсков и обусловлены взаимосвязью с массой обрабатываемых в ЭМП мидий, параметры которых определяются исходной

температурой поступаемого сырья.

Графическая интерпретация оптимальных условий процесса бланширования мидий ЭМП СВЧ представлена на рис. 8.

Рис. 8. Совмещенный график оптимальных режимных параметров процесса бланширования мндий в СВЧ-установке

Выше линии температур поступающих на обработку мидий А-В и ниже линии времени обработки моллюсков С-0 лежат области недопустимых значений факторов. Зоны оптимальных значений варьируемых факторов обозначены заштрихованными участками.

Обработка мидий рациональными щадящими режимными параметрами в ЭМП СВЧ но сравнению с применяемыми технологиями в отрасли обеспечивает сокращение процесса бланширования в 5-6 раз, причем без использования воды и пара, в полном объеме практически решает проблему удаления биссуса (до 97%) и отделения мяса моллюсков от створок (до 98%) и, что наиболее важно, значительно повышает выход (более чем в 1,5 раза) и качество полуфабриката для производства деликатесной продукции.

Математическая модель управления качеством продукции. На основании рассмотренной выше формализации частных значений качества продукта через критерии качества и экспертной оценки уровней качества продукции (глава 4) и использование их при определении и обосновании оптимальных условий обработки гидробионтов ЭМП СВЧ (глава 5) модель качества можно представить в виде функции:

¥=/(Х1,Х2,Х3...Хт) (29)

где: V - показатель эффективности (оптимизации) процесса обработки, выраженный через формализованный обобщенный критерий качества Х1уХ},Хз ... Хт - параметры технологического процесса.

Обобщенный критерий качества можно записать в виде К КI * К} •„, * К(

или в форме произведения К =

1-1

где: КиКз, ... К) - частные или комплексные значения критериев качества обработанного продукта, в наибольшей степени характеризующие влияние параметров технологического процесса обработки на изменения качественных показателей продукта.

Тогда уравнение 29 примет вид:

и

(30)

Вместе с тем, как показал анализ, представление функцией эффективности процесса обработки У в виде линейной множественной регрессии (табл. 3,4; уравнение 28), имеющей определенные несовершенства, не в полной мере подходит для адекватной аналитической оценки оптимальных параметров процесса и для экстраполяции результатов за пределы достаточно узкого диапазона изменений параметров процесса, пройденного в эксперименте, но имеющего более широкий диапазон в реальных условиях.

В этой связи для описания взаимосвязи эффективности обработки с параметрами процесса предложено использовать функциональную зависимость со следующими свойствами:

1) аналитическая форма зависимости эффективности обработки от каждого из

параметров процесса должна допускать наличие максимума; 2} функция должна быть выполнима при условии 0 < У £ 100; 3) функции, описывающие зависимость от каждого из параметров, должны быть асимптотически разумны, т.е. приближаться к нулю при значениях параметра, далеких от оптимальных значений.

Одной из наиболее простых и универсальных аналитических зависимостей, удовлетворяющих перечисленным выше требованиям, является расширенная производственная функция Кобба-Дугласа (Conrad J.H., Clark C.W., 1987), имеющая вид:

где: XL Х2, ХЗ - параметры процесса; al, а2, аЗ - константы;

kl, к2, кЗ - коэффициенты, определяющие скорость приближения к нулю каждой из компонент функции.

Расширенная производственная функция Кобба-Дугласа была использована для аппроксимации экспериментально найденных зависимостей эффективности размораживания и бланширования гадробионтов от ключевых параметров процесса. Коэффициенты в функции Кобба-Дугласа оценивались с помощью метода сопряженных градиентов путем минимизации суммы квадратов отклонений между экспериментальными значениями эффективности и «теоретическими» значениями эффективности, рассчитанными по выражению (31).

Анализ показывает, что при использовании функциональной взаимосвязи данного вида (31) оптимальные (в смысле максимизации эффективности) значения каждого из параметров процесса размораживания или бланширования не изменятся, если значения двух других ключевых параметров процесса будут зафиксированы в каком-либо значении, приближенном к оптимальному.

Таким образом, по результатам экспериментов оптимальные (в смысле максимизации эффективности Y) параметры процессов можно оценить следующим образом (табл. 6 и 7);

Таблица 6.

Оценки оптимальных значений процесса бланширования мидий.

Объект Температура образца ("О Ерем» обработки {мин) Масса образца (кг.)

Мидия 14,82 3,0 0.57

Таблица 7.

Оценки оптимальных значений процесса размораживания гидробионтов в СВЧ-агрегаге А1-ФДВ.

Объект Температура образца СС) Время размораживайся (мин.) Сила анодного тока (ампер)

Скумбрия -16,14 7,01 4,72

Ставрида -IS,03 7,34 4,36

Сардинелла -15,84 7,42 4,76

Желтоперка -14,67 7,18 4,42

Килька -14,36 6,84 4,57

Нототения -13,64 6,92 4,38

Филе ставриды -15,31 7,24 5,0+

Мясо криля -15,42 6,84 5,25

Оценки показывают, что расширенная производственная функция Кобба-Дугласа с высокой точностью описывает функциональные взаимосвязи параметров обработай, что позволяет использовать ее для прогнозирования процессов с более широкими диапазонами изменения параметров.

Для удобства практического использования полученных результатов в производственных условиях нами разработаны программы, фактически позволяющие оценить эффективность обработки гидробионтов.

Рис.9. Укрупненная схема модели управления качеством в технологических процессах производства пищевой продукции из гидробионтов

Программы дают реальную возможность пользователю выбрать вид размораживаемого (или бланшируемого) объекта, получить оценки оптимальных параметров процесса, а также оценить ожидаемую эффективность технологического процесса обработки гидробионтов по обобщенному

критерию качества продукта при задаваемых пользователем значениях параметров процесса.

Разработанная модель управления качеством (рис, 9) позволяет оптимизировать параметрические условия технологических процессов производства и направленно формировать высокий уровень качества изготавливаемой пищевой продукции.

В шестой глак «Исследование закономерностей изменений свойств мышечной ткани рыбы при размораживании энергией ЭМП СВЧ» приведены результаты комплексных исследований по изменению биохимических, физико-химических, структурно-механических,

микроструктурных, микробиологических и органолептических показателей размороженной рыбы СВЧ-энергией в сравнении с гидробионтами, размороженными градиентными способами.

Таблица 8.

Содержание азота растворимых фракций белков мышечкой ткани рыбы при различных способах размораживания (%)

Саркоплазматические Миофибриллярные

Вил рыбы Мороженая Способ размораживания Мороженая Способ размораживания

на воздухе в воде СВЧ на воздухе в воде СВЧ

Треска 0.671 0.52 0,53 0.63 0.821 0.61 0,62 0,79

Салака 27,88 0.62 22.20 0.47 23,68 0.49 26,22 0,59 33,76 0,90 26.24 0.67 27.30 0,64 32,53 0.87

Скумбрия 27,33 0,66 21,59 0.51 23,21 0.53 26,01 0.63 40,02 0.77 30,63 0.59 30,38 0,60 39,11 0,74

Палтус 28,43 0.65 22,92 0,48 23,76 0,49 27,14 0,62 36,04 0,84 27,32 0,61 28,12 0,63 34,63 0.81

Ставрида 26,56 0,57 21,46 0,41 22,17 0.41 25,33 0,54 38,16 0.68 28,07 0.56 29,42 0.57 36,34 0.66

Килька 25,23 0,60 19,02 0,42 19,93 0,43 23,90 0.56 35,19 0,71 26,08 0,55 26,91 0.56 34,16 0,67

26,53 19,31 20,17 24,76 39,28 28,15 2 К,63 37,61

На основании проведенных исследований установлены закономерности и взаимосвязь происходящих качественных изменений в размороженной рыбе, в значительной степени зависящих от способа и скорости обработки.

Качество размороженной рыбы преимущественно зависит от состояния миофибриллярных, саркоплазматических белков и их количественного аминокислотного состава. Уровень содержания азота растворимых белковых фракций мышечной ткани рыбы при размораживании в воде и на воздухе по сравнению с мороженым сырьем снижается, соответственно, саркоплазматические - на 19,7-24,6% и 22,4-26,2%, миофибриллярные - на 22,128,9% и 23,4-27,4% (табл. 8). При кратковременном равномерном размораживании блоков рыбы в ЭМП СВЧ влияние СВЧ-нагрева на степень снижения азота растворимых саркоплазматических и миофибриллярных белков

1 В числителе - содержание азота растворимых фракций белков в мышечной ткани рыбы, % к моту общему;

в знаменателе - содержание азота растворимы к фракций белго», % каюту белковому.

по сравнению с градиентной обработкой было меньше в 4-6 раз и составило, соответственно, 4,5-6% и 3,4-3,9% от уровня мороженого сырья.

При градиентном размораживании, в основном в зоне критических температур от -5°С до -1 'С, в результате депатурационных процессов миофибриллярные и саркоплазматаческие белки подвергаются частичному дезагрегированию, вследствие разрыва пептидных связей белковых молекул и происходящих конформаиионных изменений белкового компонента мышечной ткани рыб.

Изучение аминокислотного состава белков рыбы показало влияние длительности процесса градиентного размораживания на снижение содержания неполярных алифатических аминокислот - лейцина и изолейцина (треска, палтус), соответственно, на 11,2-15,7% и 8-9,7% и уменьшение количества неполярных серосодержащих аминокислот - метионина и цисте и на в салаке, палтусе, скумбрии и треске, соответственно, на 13,8-31,2% и 9,4-14,7% по сравнению с мороженым сырьем (табл. 9). При размораживании в СВЧ-поле аминокислоты мышечных белков рыбы в сравнении с мороженым сырьем в наименьшей степени подвержены изменениям, что согласуется с данными Джангирова А,П. (1983) по размораживанию говядины.

Таблица 9,

Аминокислотный состав мяса рыбы в зависимости от способа размораживания (г/100г белка)

Незаменимые аминокислота ТРЕСКА ПАЛТУС

1 и 1 5 Способ размораживания 1 Способ размораживания

и * ^ 1 1 СВЧ ? 2 Ц 8 1 А К 8

Валин 4,87 4.84 4,91 4,77 5,66 5,63 5,69 5,62

Изолейцин 4,86 4,39 4,47 4.90 5,39 5,31 5.33 5,34

Лейцин «,85 7,54 7.46 8,87 8,03 6,82 7,14 7,98

Лкзнн 10,01 10,14 10,06 9,97 9,32 9,33 9.26 9,30

Метионин 3,12 2,66 2.69 3,09 3,10 2,24 2,30 3,06

Треонин 4,51 4,50 4,55 4,56 4,61 4,65 4,63 4,58

Февидаланнн 4,62 4,76 4,61 4,66 3,94 3,82 3,89 3,96

Сумма 40,84 38,83 38,59 40Л1 40,05 37.80 38,24 39,84

Размораживание рыбы ЭМП СВЧ по сравнению с конвективной обработкой обеспечивает уровень комплексной оценки качества по белкам (Кб) в 2 раза выше (табл. 10).

Денатурационные и гидролитические процессы при неравномерном градиентном размораживании рыбы приводят к ферментативной деструкции актомиозинового комплекса и ряда аминокислот, следствием которой является снижение уровня азота растворимых белковых фракций, накопление небелкового азота (НБА) и азота летучих оснований (АЛО).

Содержание НБА в мышечной ткани исследуемых рыб при размораживании ЭМП СВЧ по сравнению с размораживанием в воде и воздушной среде ниже, соответственно, на 8,1-12,3% и 9,3-13,4%, Размораживание на воздухе и в воде сопровождается увеличением АЛО в мясе

рыбы, соответственно, на 15,5-20,3% и 9,2-15,9% по сравнению с СВЧ-обработкой.

Таблица 10,

Влияние способов обработки на уровень критериев качества по белковым показателям размороженной рыбы

Чдетмые (н<ккщ слг Ко К.

Км Кии Кдм К1АН К*- Кц* Кж' К,^ К^ц

БидрыСы Й ! 1 с 8 1 1 3 ! а ш и 5 ! а | г 8 г. Я г 3 1 т V 5 Г1 а г 3 | г у с з;

Треск* Сиава-Пыту? 0.776 0,751 0.75! 0.771 о.-ки о.гю 0.7Л 0.803 0.940 0.6} 1 0.955 О,1?« О,?*» 0.744 0,711 0.7И 0.750 0,766 0,779 0.964 <Ш4 0,31* 0,722 0.773 0,861 0,68» 0.7« 4.7И »ум 0,987 0.9«! 0,9» 0.975 0,543 0.М] 0.»« 9371 0,»54 О&И 0,999 0,994 0,»5 0.998 0,46В 0,449 0,3« 0.440 0,485 <1.37) 0,4«) 0,443 0,892 0.503 0.3К6

На основании полученных нами данных о влиянии размораживания на изменение фракционного состава липидов (табл. 11) и полярной группы фосфсшипидов рыб (табл. 12) установлено, что при размораживании трески, палтуса и филе ставриды в воде и на воздухе содержание диглицеридов возрастает в 1,8-2,7 раза, а моноглицеридов - в 3-5 раз по сравнению с мороженым сырьем и размороженной СВЧ-энергией рыбой (Шевцов В.К., 1997), Незначительное увеличение на 20% диглицеридов у салаки, размороженной конвективными способами, обусловлено, по-видимому, особешюстыо свойств липидов этого вида рыбы.

Таблица 11.

Фракционный состав липидов мышечной ткани рыбы при различных способах размораживания (% от суммы)

Фрицян литии! Тркк» Сш» Палтус

■ Онсоб дочоражнпвпнг 3 Способ р*11*ОрЛЖН»«1. М * а 1 СписоЗ

нн эмл 1 ма ЭМП I на ЭМП

свч 1 сеч I арцфкс СМ

Тритлчфиты 3.4 5.0 !,4 8И.8 87,1 к.« 88.6 92,1 89,3 ИД

Фосфолнлцзд 81» пл 79,1 2.0 4.1 1.0 и и 1.2

ДИГЛНЩфЦЕЫ 0.« И М 1.0 Э.О 3,« ЪА 1,1 0.4 1.1 0,4

Мовоглнцеркци о,* 1,4 и 0.5 . - - ОД 1.0 03

Своволныс хурны« кислоты м 9,1 м М 4.8 5,7 6,0 4.9 4,4 5,6 *,5

Зфиры стернны 3,0 2.« 2.5 и и и 13 1,4 1.7 1.4

Ст*рнш. ■ том числе яолсстермя 2,0 V) ад м 0,2 чл С1СЛ14 сззаы СЗСЛЧ

Установлено, что содержание образующихся при гидролизе свободных жирных кислот (СЖК) при размораживании рыбы в воздушной среде увеличивается в мясе палтуса и ставриды на 27 и 34%, размороженной в воде и на воздухе треске, соответственно, на 28 и 42%, в салаке - на 25 и 19% по сравнению с мороженой рыбой (табл. 11). При СВЧ-размораживании триглицериды мышечной ткани рыбы в наименьшей степени подвергаются гидролизу и несущественному накоплению СЖК (2-3%).

Данные по изменению фракций фосфолипидов рыбы в зависимости от скорости и способа ее размораживания (табл. 12) показывают, что при размораживании палтуса, салаки и филе ставриды на воздухе отмечается увеличение фосфата дллхоляна, соответственно на 22, 65, 43% при

одновременном снижении фосфатидилэтанол амина в мышечной ткани рыбы на 21-24%, при размораживании в воде - на 7-12% по сравнению с контрольными образцами - мороженым сырьем (Шевцов В.К., 1997).

Размораживание градиентными методами приводит к возрастанию лизофосфатндилхолина в мясе палтуса и ставриды на 33 и 42%, салаки и трески • на 12-35% (табл. 12). В наибольшей степени размораживание в воздушной и водной среде сопровождается значительным увеличением лизофосфатидилэтаноламина: палтуса на 60%, трески, соответственно, на 73 и 91%, салаки - на 64% и в 2,6 раза по сравнению с мороженой рыбой. Это свидетельствует об интенсивном процессе окисления фосфдоипидных фракций в рыбе при длительном процессе размораживания. При размораживании в ЭМП СВЧ изменения фосфолипндных фракций в липидах рыб незначительны.

Таблица 12.

Фракционный состав фосфолипидов мышечной ткани рыбы при различных способах размораживания (% от суммы)

Сии

Сдоя* а Соок« СИОЙЛ

¡г 1

1 ? н ЗИП « ЭМИ 1 1 ЭМП

Й еоифяс СВЧ »о-уг.»« СВЧ 1 »лглух*. СВЧ

64.« »1,1 10/7 33.1 30.2 «.1 40.9

17Д ид 14.0 ил ш ш 27.1 «Л 11Л 17.4

м з.э 5.4 6.4 ОКОН М 5,7 4.) АЛ

2X1 М 1-3 м 11.« 13.5 11.1 11! 9.г 11.4 13

Лн»фосф1ТЦДшт»1ДОц<ч* м 1,9 Ы 1Л и 1.» 5.» 1.1 5А м 1.1

Сфыыгомнелнц 1.« и 1.5 ы 1.4 и 1Д 1Д 1.« 1.7

Н* К№*пнфкцнроини ы М м 10,5 Ю Ш ил 11«

При СВЧ-размораживаиии по сравнению с традиционными способами содержание эйкозапентаеновой кислоты в салаке и палтусе выше, соответственно на 8 и 16%. Длительность процесса градиентного размораживания сопровождается уменьшением содержания в липидах трески эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот на 9-12% по сравнению с размороженной рыбой СВЧ-нагревом.

При размораживании рыбы в воздушной и водной среде снижение содержания высших полиеновых кислот <о-3 объясняется, вероятно, возможным специфическим взаимодействием жирных кислот с белками, сопровождающимся существенным понижением растворимости и денатурацией белков (Ржавская Ф.М., 1976; Шаробайко В.И., 1986). Возможно более глубокое воздействие перекисных радикалов жирных кислот липидов на белки, вызывающее разрушение ряда аминокислот в молекуле белка и повышающее вероятность окисления ЭН-групп белков, среди которых и эссенциалькые аминокислоты - метионин, лейцин (Белоус А.М. и др., 1987), что согласуется с результатами наших исследований.

Размораживание трески и палтуса ЭМП СВЧ по уровню комплексной оценки качества по лнпидам (К/ц) по сравнению с обработкой в воде и на воздухе превосходит, соответственно, в 5 и 11-12 раз (табл. 13),

Важным показателем качества размороженного сырья является его микробнальная обсемененность. Установлено, что размораживание в ЭМП СВЧ позволяет снизить уровень микробиальных клеток мяса рыбы ( КОЕ/г) в

среднем на 1-2 порядка по сравнению с контрольными образцами, размороженными в водной и воздушной среде.

Таблица 13.

Влияние способов обработки иа уровень критериев качества по показателям лнтпшда размороженной рыбы

ВИД рыбы 1 mur nwjiKTW Ко м

Ктг к* Ки Km

•1 f ¡1 £ s ■г ! Щ H s af 1 * f s m it s 4 Îp a s | !|I6 s 3f | Л ü

Тресде Свлам Пигус O.Mi 0Î63 шо 0.9Й» 0577 МП 0.MÎ - 4,999 0.391 (.Sil 0.»« о.ш о,мз e.wi o.jii . 1,000 0J8Î ода 0.100 0J00 - 1.000 0.703 0.7Ï0 0.»w 0,8« 0.800 пук 0.7S5 . 1Я! 4,111 0,»П 0.W7 OS&» 0,97;; 0,ï96 0.923 ■ 0.962 0.064 0.US 0.71! (№52 0.Ш 0.940 0,076 . 0,938

Низкий уровень микробная ьн ой обсемененности размороженных гидробионтов объясняется высокой скоростью обработки и, возможно, бактериостатическим эффектом микроволнового нагрева. Вместе с тем, в последнее время у исследователей превалирует мнение, что влияние микроволнового нагрева (на частотах 915 и 2450 МГц) на микроорганизмы не удается полностью отождествить с инактивацией при конвективном нагреве (Рогов И. А., 2000).

Результаты электронно-микроскопических исследований показам, что структура мышечной ткани при размораживании трески СВЧ-нагревом сохраняется в большей степени и изменения ее незначительны.

Деструктивные изменения тканевой структуры при длительном размораживании объясняются дегидратацией белков в поврежденных клеточных структурах мышечных волокон, вследствие прогрессирующей рекристаллизации льда, приводящей к разрушению миофибрилл, к потере клеточной влаги и белково-лилидных компонентов, ухудшению качественных характеристик размороженной рыбы и готовой продукции.

Размораживание рыбы ЭМП СВЧ обеспечивает лучшую сохранность белков и оказывает существенное влияние на технологические показатели, прежде всего, водоудерживающую способность (ВУС) и выход массы размороженного полуфабриката. Установлено, что ВУС мышечной ткани размороженной СВЧ-нагревом трески (63,43%) идентична показателю выловленной живой трески и по сравнению с контрольными образцами, размороженными градиентными способами, выше на 7-8%, салаки (64,94%) - на 11%, ставриды, нототении, скумбрии, палтуса, кильш и мяса криля выше на 711%.

Данные исследований по изменению ВУС мяса рыбы согласуются с результатами измерения предельного напряжения сдвига (ПНС), определение которого показало, что при СВЧ-разм оражиьанин ПНС мяса салаки (8,24x10 Па) по сравнению с размороженной рыбой в воде и на воздухе выше в 4 раза, трески (47,57x103 Па) - в 6-7 раз, палтуса, скумбрии, ставриды и кильки - в 4-7 раз.

При размораживании ЭМП СВЧ высокий уровень ВУС и ПНС рыбы эбусловлен быстрым прохождением зоны критических температур, равномерным размораживанием, высокой способностью белков

реабсорбировать влагу и сохранением микроструктуры мышечных волокон гидробионтов.

Экспериментально установлено, что размораживание ЭМП СВЧ обеспечивает защитный эффект микроструктуры мышечной ткани рыбы и максимальный выход массы размороженного сырья. При СВЧ-размораживании потери массы рыбы не превышают 0,12-0,16% и по сравнению с размораживанием в воде и на воздухе сокращаются, соответственно, в 7-23 и 17-30 раз, мяса криля - в 60 раз.

Исследованиями по изменению цвета мышечной ткани рыбы, являющегося важным показателем качества продукции и полуфабриката, определено, что уровень яркости цвета мышечных вол око ¡1 палтуса, салаки, трески и скумбрии, размороженных СВЧ-нагревом, по сравнению с размороженными образцами в воде выше на 15,8-30,7% и на воздухе - на 22,2-26,3% (рис. 10), Яркость цвета размороженного филе ставриды и пеламиды в воде и на воздухе снижается, соответственно, на 9,1 и 12,5% и 19,3 и 16,9% по сравнению с размороженной рыбой ЭМП СВЧ (Горохов Ю.И., Полуяктов В.Ф., 1989).

Потемнение мяса рыбы при длительном конвективном размораживании происходит в результате реакции Майяра и, в наибольшей степени, вследствие окисления и превращения миоглобина в метмиоглобин, а также под воздействием тканевых ферментов, что согласуется с данными Нонака Д. (1985), Шаробайко В.И. (1991).

Рис. 10. Влияние способов размораживания на изменение цветовых характеристик мышечной ткани рыбы; I - на воздухе; 2 - в воде; 3 - ЭМП СВЧ (средние значения)

Сохранение яркости и насыщенности цвета и цветового фона мяса рыбы обусловлено высоким темпом размораживания ЭМП СВЧ, обеспечивающим стабильно высокие сенсорные показатели размороженного сырья и готовой продукции.

При изучении изменения органолептических показателей установлено, что размороженная ЭМП СВЧ рыба по внешнему виду, запаху и консистенции имела высокую оценку качества - 4,9-5,0 балла по сравнению с контрольными образцами, размороженными в воде (3,7-4,4 балла) и в воздушной среде (3,6-3,9 балла).

По разработанной нами модели качества уровень формализованной оценки качества (К) размороженной рыбы ЭМП СВЧ по сравнению с градиентной

обработкой превосходит в 3-4 раза и по категории качества относится к «очень хорошей», а с учетом Кя (по лил идам) - салаки - в 6 раз, трески и палтуса - ) 960 раз. Различия по органолептической оценке между способами размораживания рыбы составляют 26-28%.

Сравнительными исследованиями по влиянию методов размораживания на свойства мышечной ткани трески и салаки в течение 6-ти месяцев холодильного хранения установлено, что на изменение качественных показателей обработанного сырья в наибольшей степени влияет скорость и способ размораживания, чем длительность холодильного хранении.

Выявлена закономерность очевидного преимущества размораживания рыбы ЭМП СВЧ перед конвективной обработкой по сохранению ее свойств на высоком уровне, возрастающих с продолжительностью холодильного хранения (рис. 11). При СВЧ-размораживании уровень азота растворимых миофибриллярных белков трески (рис. 11 А), хранившейся в течение 180 суток, выше на 21,7-27,8% и 18,2-27,3%, салаки (рис. 11Б) - на 29,4-38,6% и 30,3-37% по сравнению с размораживанием рыбы, соответственно, на воздухе и в воде, белковые компоненты которой подвергаются денатурационному и гидролитическому воздействию. Установлена аналогичная тенденция сохранения уровня азота растворимых саркоплазматических фракций белков рыбы при диэлектрической обработке.

60 90 120 [ Я) 110

Хрнплнг, сули

АзокСВЧ)

—О—БУС (СВЧ)

- А.Ю1 (и*1Д>х!

- БУС ( котлу«О

-ВУС(*иО

0 И И Л III 1.» 180 Хриюнке. сутен

-Ашт<СВЧ) -ВУС(СВЧ)

—■— ЛэлЧищук) —О—ВУС (тцу*)

Рис. 11. Изменение содержания азота растворимых миофибриллярных белков, ВУС трески (А) и салаки (Б) в зависимости от длительности холодильного хранения и способа размораживании.

Возрастание экстрагируемости миофибриллярных белков салаки на 3—ем месяце хранения при размораживании СВЧ-энергией в 1,7 раза по сравнению с градиентным размораживанием происходит вследствие увеличения количества липопротеидов за счет высвобождения их из разрушающихся клеточных структур и, возможно, нарастающего процесса образования вторичных липопротеидных комплексов (Скорина ИР.,1984).

Установлено, что в период всего холодильного хранения при СВЧ-размораживании ПНС салаки выше в 4-5 раз, трески - в 5-8 раз по сравнению с рыбой, размороженной конвективными способами.

В период 6-ти месячного холодильного хранения ВУС мышечной ткани трески и салаки уменьшается при размораживании на воздухе на 14,4 и 16,8%, в воде - на 14,9 н 20,4%, при размораживании ЭМП СВЧ - на 5,2 и 6%, соответственно, от исходного значения (рис. 11), что согласуется с нашими результатами по растворимости белков. При этом потери массы при размораживании СВЧ-нагревом трески и салаки в процессе всего периода хранения не превышают 0,12-0,21% и по сравнению с традиционным размораживанием сокращаются в 7-26 раз.

Таким образом, в результате проведенных комплексных исследований установлено, что размораживание рыбы и гидробионтов электромагнитным полем СВЧ в максимальной степени обеспечивает сохранение нативных функционально-технологических свойств размороженного сырья с высокими качественными показателями, превышающими уровень в 3-4 раза по сравнению страдиционным размораживанием.

В седьмой главе «Исследование закономерностей н особенностей изменения свойств мяса миднн при бланшировании СВЧ-нагревом» приведены данные исследований по изменению физико-химических, биохимических, реологических и сенсорных показателей бланшированного мяса мидий конвективными способами и энергией ЭМП СВЧ.

Кратковременная обработка моллюсков в ЭМП СВЧ шалящими режимами (до температуры 81-85°С) обеспечивает высокий уровень содержания азота растворимых саркоплазматичсских белков мяса мидий (30,8% к белковому азоту), превосходящий на 53,5 и 69,2% значения при термообработке, соответственно, острым паром и в кипящей воде. При бланшировании мидий СВЧ-нагревом уровень значений азота растворимых миофибрилпярных белков по сравнению с обработкой в воде и паром остается на высоком уровне (38,3% к белковому азоту) и превышает, соответственно на 54,7 и 41,4%,

В процессе длительной термообработки моллюсков «жесткими» режимами по сравнению с СВЧ-бланшированнем содержание НБА возрастает на 8-11%. При обработке водой и паром АЛО увеличивается на 29,4 и 24,8%, в ЭПМ СВЧ - на 6,6% от исходного уровня в мышечной ткани живых мидий.

Установлено, что обработка энергией ЭМП СВЧ обуславливает высокий уровень биологической и пищевой ценности мяса мидий вследствие сохранения в мышечных белках незаменимых аминокислот, содержание которых по сравнению с конвективными методами термообработки превышает; метиопина на 36-40%, фенилаланина на 18-20%, лейцина на 17-18%, изолейцина на 12-21% и цистсина на 55-63% (табл. 14).

Таблица 14,

Аминокислотный скор белков мяса мидий при различных способах

бланширования

Незаменимые аминокислоты Содержание аминокислот, г/1 ООг белка Аминокислотный скор мяса мидий. %

Живые Способ обработки Эталон Способ обработки

миднн В юзе Пар ( СВЧ ФАСУВОЗ Вводе 1 Пар | ЭМП СВЧ

Лейчив 7,12 5,а 5,62 6,87 6,60 86.1 85,2 104,1

Ияхкйанн 4,36 3,32 3,69 4,23 2.80 118,6 131.8 151.1

Вални 5,74 5,73 1,67 5,65 3,50 163,7 162,0 161.4

Мегионин 2,94 1,62 1,73 1.79 :,4о 67,5 72,1 116.3

Лизин 9,86 9,61 9,80 9,72 5,80 165.7 168.9 167.6

Фекилаланнц 4,8) 3,80 3,71 4,65 6,30 60.3 58,9 73,8

Трсонкн 4,34 4.21 4,09 4,39 _ 3,40 123,8 120,3 129,1

Сумма 39,17 33,97 34.31 38,30 - - - -

При микроволновой обработке моллюсков «мягкими» температур но-временными параметрами и умеренной тепловой денатурации мышечные белки мидий не претерпевают сколько-нибудь существенных превращений, сохраняя высокую степень гидратации.

Бланшированное мясо моллюсков ЭМП СВЧ по сравнению с конвективной обработкой по уровню комплексной оценки качества по белковым показателям (Кб) превосходит более чем в 3-4 раза.

Установлено, что при бланшировании паром и водой вследствие гидролиза триглицеридов содержание диглицеридов в мясе моллюсков возрастает в 2,32,4 раза, мокоглицеридов - в 4,5 раза по сравнению с живыми мидиями. При СВЧ-нагреве степень гидролитического расщепления триглицеридов в липидах мяса мидий незначительна, так как увеличение ди- и моноглшеридов происходит в 14-13 раз в меньшей степени, чем при высокотемпературной обработке.

Сокращение уровня триглицеридов в мясе мидий при термообработке их водой и паром, соответственно на 26 и 34% по сравнению с исходным сырьем и на 20 и 28,7% в отличии от СВЧ-нагрева свидетельствует о глубоком гидролитическом расщеплении и, возможном, окислении липидов с образованием свободных жирных кислот (СЖК), В бланшированных при высоких температурах моллюсках возросло содержание СЖК на 36-40%, после обработки в ЭМП СВЧ - на 12%. При кратковременной СВЧ-обработке моллюсков степень окислительного воздействия на полярные фосфолипиды в 3 раза меньше, чем при бланшировании конвективными способами.

Таблица 15,

Фракционный состав фосфолиггидов мяса мидий при различных способах бланширования (% от суммы)

Фосфолипиды Живые инзии Способ бланширования

В воде Паром ЭМП СВЧ

Фосфатмдплхолня 41,7 32,4 30,6 40.2

Фосфатшшэтаиоламии 27,3 20,7 21,3 26,4

Фосфатндидссркн 7,3 9,4 9,7 7,3

Фосфатдкдикгаит 3,4 3,7 4,0 3,6

Ксрамидаминоэтнлфосфакат 9,2 12,1 11,5 10,2

Дя фосфатыдилтлицсрнк 3,8 6,2 4,0

Лиэофосфатндн-тсолнн 5,3 10,4 10,7 5,8

Люофосфаткаклэтаиоламнн 1,0 3,4 3,8 2,3

При исследовании фракций фосфолппидоа установлено (табл. 15), что содержание фосфатидилхолина и фосфатид ил этанол амина в мясе мидий, обработанных в СВЧ-поле, уменьшается незначительно - на 3,6 и 3,3%, а при бланшировании в воде и паром их уровень сокращается, соответственно, на 22,3 и 26,6%, 24,2 и 21,2% по сравнению с живыми моллюсками.

Длительная тепловая обработка инициирует окислительный процесс фосфолилидов в мышечной ткани мидий, сопровождающийся увеличением лизофосфатидилхолина в 2 раза и лизофосфатидилэтаиоламина более чем в 2,5 раза по сравнению со свежими моллюсками и обработанными ЭМП СВЧ. Наибольшему уровню окисления при конвективном нагреве подвергается дифосфатидилглиперин.

Результаты исследований жирнокнслотного состава липизов бланшированного мяса мидий свидетельствуют об усилении распада

полиненасыщенных жирных кислот при высокотемпературной обработке моллюсков. При бланшировании водой и паром уменьшается содержание эйкозапекгаеновой и докозагексаеновой кислоты, соответственно, на 19 и 25%, и 44 и 61% по сравнению с контрольными образцами мидий. При СВЧ-обработке в мясе мидий сохраняется больше эйкозалентаеновой кислоты на 1622% н докозагексаеновой - на 41-58%, чем при высокотемпературной обработке. При нагреве фадиентными методами отмечена тенденция к снижению уровня олеиновой и эйкозадиеновой жирных кислот.

Высвобождение ряда пол неновых жирных кислот из тркацилглицеридов обусловлено «жесткой» высокотемпературной обработкой мидий, превышающей по продолжительности бланширование в ЭМП СВЧ в 5-6 раз, что согласуется с выводами Рулевой Т.Н. (1987), Голенчук Т.Н. (1988), Medina I. et al. (1994), Ghazalas S. et al (1996) о распаде полиненасыщенных жирных кислот при бланшировании ставриды и скумбрии, стерилизации консервов «Шпроты в масле» и пастеризации тунца и палтуса.

Обработанное СВЧ-нагревом мясо мидий по уровню комплексной оценки качества по липидам (Км) по сравнению с бланшированием водой и паром выше, соответственно, в 19 и 27 раз.

Полученные данные исследований показывают, что при обработке ЭМП СВЧ липиды мидий не подвергаются каким-либо существенным изменениям и сохраняются в наибольшей степени, обеспечивая стабильно высокое качество полуфабриката и готового продукта из мяса моллюсков.

Установлено, что уровень изменений ВУС, ПНС, потерь массы и выхода бланшированного мяса мидий зависят от способа обработки, температуры и продолжительности нагрева двустворчатых моллюсков (табл. 16),

Таблица (6.

Влияние способов тепловой обработки на изменение ВУС, ПНС и технологических показателей мяса мидий

Показатели Живые мидии Способ б.мяширожйкнв

В «йзе Паром На ликик Frankcn ЭМП СВЧ

ВУС,% 80,93 59,60 55,64 49,27 70,89

ПНС, 9„х 10* Па 0,78 1,46 2,66 - US

Потере, У* от маоси мялок тканей 48,26 50,67 61,42 19,31

жмых ыкднй

Вьсход мхеа мнднА, % от массы 13.23 11,94 9.86 20.5S

живых

Значительное снижение ВУС мяса моллюсков при термообработке (свыше 100°С) происходит вследствие конформационных изменений и дегидратации белковых молекул, сопровождающихся ускорением теплового движения полипептидных целей, образующих белковые глобулы.

При умеренном СВЧ-нагреве моллюсков вследствие «мягкой» денатурации, очевидно, не происходит существенных нарушений первичных ковалентных связей в белковых молекулах, обуславливающих их высокий уровень гидратации и сохранение структурно-механических свойств мышечных волокон мяса мидий при наименьших в 2,5 раза потерях мягких тканей матлюсков и увеличивающемся выходе бланшированного полуфабриката в 1,51,6 раза (табл. 16).

По уровню комплексной оценки критерия качества по физико-химическим и структурно-механическим показателям бланшированное мясо мидии с использованием ЭМП СВЧ по сравнению с высокотемпературной обработкой выше в 3-4 раза.

Умеренные технологические режимы СВЧ-обработки моллюсков обеспечивают полуфабрикату высокий уровень органолептических характеристик (5,0 баллов) по сравнению с традиционно обработанной мидией (2,9-3,7 балла) и превосходство по обобщенному критерию качества в 34-37 раз.

Полученные результаты комплексных исследований показывают, что обработка культивируемых мидий щадящими режимами в ЭМП СВЧ при сокращении технологического процесса в 4-6 раз позволяет увеличить выход мяса моллюсков на 55-60% и существенно повысить качество биологически ценного пищевого продукта из черноморских мидий.

Приведенные в главах 6 и 7 полученные результаты экспериментальных исследований были использованы для обоснования и разработки технологий производства соленой, копченой и стерилизованной продукции из гидробионтов, а также комплексных технологий производства варено-мороженого мяса мидий, консервов и пресервов из культивируемых моллюсков на основе применения СВЧ-энергоподвода.

В восьмой главе «Обоснование и разработка эффективных технологий производства продукции из гидробионтов с использованием ЭМП СВЧ» приводится описание технологий производства консервов, соленой и копченой рыбопродукции, пресервов и консервов из черноморских мидий, разработанных на основании данных наших исследований.

В первом разделе главы обосновываются технологии производства соленой и копченой рыбы, консервов, основополагающим процессом которых в значительной степени влияющим на качество готовой продукции является размораживание сырья.

Полученные данные в производственных условиях Аршинцевского рыбообрабатывающего завода КПОРЛ «Керчьрыбпром» свидетельствуют о том, что размораживание в СВЧ-установке А1-ФДВ и посол скумбрии б/г и ставриды б/г позволяют сократить общий технологический процесс в 1,5-2,4 раза, желтоперки в 18 раз по сравнению, соответственно, с совмещенным процессом одновременного размораживания и посола рыбы в контейнерах в растворе поваренной соли, и размораживанием на воздухе и посолом. Размораживание гидробионтов СВЧ-нагревом обеспечивает повышение равномерности просаливания рыбы в 1,4-2 раза, высокую органолептическую оценку таких частных показателей, как плотность, сочность, цвет кожных покровов и мышечной ткани рыбы и внешний вид.

Наибольшие потери массы рыбы при совмещенном размораживании с посолом являются следствием рекристаллизационного разрушения льдом клеточных мембран, частично при холодильном хранении, но в наибольшей степени при длительном размораживании, и выходом лизосомальных протеаз во внеклеточное пространство. Эти явления ускоряют процессы денатурации и дегидратации белков, гидролиза липидов, интенсифицируют накопление небелкового азота и азота летучих оснований, увеличивают показатель буферное™ при созревании рыбы, что существенно ухудшает ее качество и сокращает сроки хранения.

При производстве рыбы холодного копчения, наряду с посолом, трудоемкий процесс отмачивания соленого полуфабриката, составляющий в

зависимости от вида сырья от 2-3 ч до 2,5 суток, является одной из основных подготовительных операций перед копчением и влияет на качество готовой продукции (табл. 17).

Размораживание блоков рыбы ЭМП СВЧ обеспечивает равномерность посола рыбы до заданной концентрации поваренной соли в мясе полуфабриката, что позволяет при производстве копченой рыбы полностью исключить процесс отмачивания, при котором потери белков мышечной ткани составляют от 3 до 15% от общего их содержания в соленом изделии.

Таблица 17.

Влияние способов размораживания на технохимические показатели рыбы холодного копчения

Ст»осоо размораживания

Покагаиля Скумбрия Ставрида

Совмещении й с ЭМП СВЧ Совмещенный с ЭМП СВЧ

ПОСОЛОМ А1-ФДВ ПОСОЛОМ А1-ФДВ

Размораживание, ч - 0,12 - 0.12

Посол, ч 101 67 48 20

Отмачивание, ч 27 - 21 .

Ополаскивание н стеканне, ч 1 0,3 1 0,5

Подсушивание, ч 26 26 1» 19

Копченне.ч 54 54 42 42

Общее времл, ч/сут 209/8,7 148,1/6,2 131/5,5 82,1/3,4

Ыобш., % 2,61 2,95 2,56 2,83

Ынб., % 0.41 0,37 0,46 0,41

N6.,% 2,20 2,58 1,10 2,42

Кло., мг% 37,8 31.2 47,7 38.6

ВУС.% 50,2 56,9 49.8 57.1

Содержание ИаС1, % 4,9-8.6 5,5-6,1 5,0-9,3 5,7-6.4

Равномерность Ы&С1 в рыбе х/к 0,569 0,902 0,538 0.891

Обща» оценка качества, бахты 4,3 5.0 4,0 5,0

По данным производственной проверки скумбрия и ставрида холодного копчения, изготовленные после размораживания в СВЧ-устаиовке А1-ФДВ, имели наиболее высокую органолептическую оценку и соответствовали требованиям ГОСТ 11482-88 (табл. 17).

При производстве консервов «Кильки в томатном соусе» установлено, что при сокращении размораживания в установке А1-ФДВ в 15-20 раз по сравнению с размораживанием в воде выход кондиционной кильки увеличился на 5,8-6,7%. Плотная консистенция рыбы и сохранение ее целостности кожных покровов позволили снизить трудоемкость мойки и укладки рыбы в банки и в целом повысить качество консервов (табл. 18).

При изготовлении консервов «Мясо антарктической креветки (криля) натуральное» размораживание варено-мороженого мяса криля ЭМП СВЧ, по сравнению с размораживанием на воздухе, обеспечивает сокращение потерь массы криля в 57-64 раза, снижение общей бактериальной обсеменекности с 5,4x105 до З,8х103 КОЕ/г, сохранение высоких технохимических и органолептических показателей, вследствие значительного снижения денатурационных и гидролитических превращений в белках, что позволило улучшить качество консервов, выпускаемых в соответствии с требованиями ТУ 15-529-83 (табл. 18).

Таблица 18.

Характеристика консервов «Кильки в томатном соусе» и «Мясо антарктической креветки (криля) натуральное» при различных способах размораживания сырья

«Килька в томатном сотсе» «Мясо антарктической креветки

Показатели натуральное»

Размораживание в ■оде А1-ФДВ Размораживание на воздухе А1-ФДО

Воза, % 73,31 74,26 74,30 75.62

^о&ц, % 2,41 2,56 2.82 3,16

0,47 0,40 0,31 0,26

1Че. % 1,94 2,16 2.51 2,90

29,85 27,14 27,86 22.38

Лнпнды. % 5.62 5,80 1,14 1,19

рНияса 6.7 6,8 7.0 7,2

ВУС, % 61,1 68,2 34,3 40,6

Общая оценка качества, баллы 4,1 4,9 3,5 4,9

Размораживание гидробионтов СВЧ-энергиеЙ в агрегате А1-ФДВ но сравнению с градиентными способами обработки обеспечивает повышение уровня качества по формализованному критерию качества (с учетом равномерности посола рыбы) в 2-3 раза и по шкале желательности относится к «очень хорошей», а изготовленная по традиционной технологии продукция - к категории «удовлетворительно» и «плохой» (табл. 19),

Таблица 19

Влияние способов размораживания гидробионтов на уровень критерия качества (К) пшцевой продукции

Лид гтродуккин Способ рдомодаккцанкя

На воздухе В воде Совмещенный с посолом эпмсвч А1-ФДВ

Рыба солгоая

Скумбрия 0,253 0,295 0,251 0,871

Ставрида 0,235 0,268 0,247 0,831

Желто перка 0,40-1 0,398 - 0,890

Рыба шлоишаго копчеана

Скумбрия 0,331 0,409 0,344 0,854

Ставрида 0,313 0,377 0,318 0,825

Консервы

Кильки в т/с - 0,587 - 0,894

Мясо антарктической креветки 0,445 - - 0,899

нагтуральное

Расфасовка -;-

Замораживание 1= -25°С

Хранение (- -18°С

живые мидии

МОЙКА

СОРТИРОВКА И МОЙКА

Бланширование ЭМП СБЧ 2450 МГц. С82-85°С.

Бульон

Измельчение Отделение мяса от створок,

створок удаление бнссуса

Мойка мяса

[Размораживание ЭМП [ СВЧ 2450 МГц. т-5 мин

Укладка ■ банки

Заливка бульона

Эюсгауетнрование и закатка

Стерилизация 1= 1т=60млн

Охлаждение

Этикетнрование

Упаривание

Фкльтракия

Концентрированный бульои

Злшека бульона

Ухупоривание

Этккетнрование

Упаковывание

[

Хранение пресервов I - <1+2°С

Упаковывание

Хранение консервов I- 15°С

Рис. 12. Технологическая схема производства пищевой продукции из мидий с использованием ЭМП СВЧ.

Во втором разделе главы представлены материалы по разработке технологий производства пресервов, консервов н варено-мороженого мяса из черноморских мидий с использованием СВЧ-нагрева, осуществленных в условиях ПНТЦ «Керчьмоллюск»,

Разработана принципиально новая технологическая схема производства пищевых продуктов из мидий с использованием электромагнитного поля СВЧ (рис. 12).

По сравнению с конвективными способами термообработки СВЧ-обработка многократно сокращает процесс бланширования мидий при полном исключении использования на технологические цели воды и пара, под воздействием которых значительно активизируются денагурационно-коагуляционные, гидролитические и окислительные процессы в белках и липидах мышечной ткани моллюсков, существенно ухудшающие качество продукта. Решается проблема отделения бланшированного мяса мидий от створок и удаления биссуса, значительно увеличивается выход полуфабриката.

Используемые рациональные шадящие технологические режимы тепловой СВЧ-обработки мидий в конвейерной СВЧ-установке (рис. 3) в максимальной степени обеспечивают сохранение функциональных свойств и стабильно-высокое качество бланшированного мяса моллюсков и готовой продукции (табл. 20),

Таблица 20.

Влияние технологии производства пищевой продукции из культивируемых мидий на уровень критериев качества (К)

Вид продушин

Способы обработки

вишлщеЯ воде

паром паром на лиши ПиЖЕЫ ЭМП СВЧ

0,243 0,163 0,706

3,6 3,3 5,Ы

0,247 0.1 0.662

3,9 3,5 4,9

0,391 0,324 0,756

3.5 3.1 4,9

Варено-мороженое ияса мидий

Прсссрш

Консерш

По разработанным технологиям выпущены опытные партии соленой, копченой рыбопродукции и рыбных консервов, пресервы и консервы и варено-мороженое мясо из черноморских мидий с использованием СВЧ-нагрева, разработана и утверждена нормативно-техническая документация по производству продукции из гидробионтов с применением СВЧ-энергоподвода.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны научные и практические основы создания инновационных эффективных технологий производства продуктов питания из гидробионтов с использованием энергии ЭМП СВЧ, позволяющие рационально использовать энерго- и биоресурсы отрасли, сократить длительность технологических процессов обработки сырья более чем в 4-15 раз и всего производственного цикла на 12-40%, увеличить объемы изготовления продукции повышенной пищевой и биологической ценности с высоким уровнем качества и внести значительный вклад в экономику государства.

3 оргуполсптическАЛ оценка

2. Разработаны классификации способов размораживания гидробионтов и обработки двустворчатых моллюсков с учетом вида подводимой энергии и характера воздействия на биосырье.

Установлены на основе метода математического планирования эксперимента рациональные условия проведения процессов размораживания гидробионтов и бланширования двустворчатых моллюсков с использованием СВ Ч-эн ергопо двода.

3. Разработан и научно обоснован чнслекно-аналитический метод расчета диэлектрических характеристик (е'.^б.в' ) мороженых гидробионтов на частоте 915 и 2400 МГц. Получены аналитические уравнения зависимости диэлектрических характеристик от основных факторов в области отрицательных температур.

Установлены закономерности и особенности изменений диэлектрических характеристик в процессе размораживания гидробионтов ЭМП СВЧ: при повышении температуры до -7+-баС значения диэлектрической проницаемости и фактора диэлектрических потерь монотонно

увеличиваются и в зоне критических температур от-6 до -1°С резко возрастают (в 4 раза), пропорционально повышается удельная мощность тепловых потерь (Руд), обусловленная резким увеличением количества размороженной связанной воды в белковой системе клеточных субстанций мышечной ткани рыбы.

4. Научно обоснован, разработан и экспериментально подтвержден новый метод дифференцированной оценки степени совершенства технологий производства и качества пищевых продуктов на основе формализации и обобщения критериев качества, позволяющий установить количественно значения изменения единичных, групповых и комплексных показателей качества на всех этапах переработки биосырья, выявить «слабые» звенья в технологии и оптимизировать режимные параметры технологических процессов обработки для формирования качества продукции высокого уровня.

5. Установлена экспериментально-аналитическая связь между мощностью СВЧ-энергии, регулируемой через анодный ток генератора 1д, и температурой мороженого сырья и массой блоков, которые определяют параметры размораживания гидробионтов в СВЧ-агрегате А1-ФДВ на производстве.

Экспериментально установлена эффективность использования СВЧ-энергии для равномерного размораживания гидробионтов, обеспечивающая сокращение процесса обработки в промышленном СВЧ-агрегате А1-ФДВ (продолжительность 7 мин.) по сравнению с размораживанием в воде и воздушной среде, соответственно, в 15-27 раз и более чем в 100-150 раз, снижение потерь сырья в 7-30 раз, точное регулирование заданной конечной температуры размораживания биосырья в пределах ±1°С, позволяющая максимально сохранить функциональные свойства продукта, полностью исключить использование теплоносителей (пара, воды и воздуха) и предотвратить загрязнение окружающей среды.

6. Установлена взаимосвязь происходящих изменений комплексных показателей качества от способа и скорости размораживания гидробионтов. Экспериментально установлено, что при размораживании рыбы ЭМП СВЧ по сравнению с конвективными методами: волокна и микроструктура мышечной ткани на клеточном уровне сохраняются полнее и наиболее целостны; значения

рН стабильны и превышают на 0,16-0,26; денатурационные изменения белков незначительны, характеризуются повышенным уровнем растворимости capкоплазматической (на 16-20%) и миофибрнллярной (на 19-27%) фракций белкового азота и более высоким содержанием эссенциальных аминокислот (метионина, цнстеина, лейцина, нзолейцина на 9-31 %); степень гидролиза и окисления липидов в 1,5-3 раза ниже, что обеспечивает повышенное суммарное содержание полиненасыщенных биологически активных жирных кислот а>-3 на 8-16%. Экспериметалыю установлено, что у размороженной СВЧ-энергией рыбы по сравнению с градиентной обработкой влагоудерживающая способность, идентичная ВУС свежей рыбы, выше на 7-11% при превышающих значения предельного напряжения сдвига в 4-7 раз; уровень общей микробиальной обсемененности на 1-2 порядка ниже; яркость и насыщенность цвета мышечной ткани рыбы выражены интенсивнее на 12-30%; органолептическая оценка выше на 12-28%, по универсальному формализованному критерию качества уровень оценки превосходит в 3-4 раза и по категории качества размороженная рыба относится к «очень хорошей».

7. Установлено, что применение СВЧ-энергии для размораживания н посола рыбы по сравнению с традиционным посолом совмещенным с размораживанием и предварительным размораживанием в воздушной среде сокращает продолжительность технологического процесса, соответственно, в 1,5-2,4 и в 18-20 раз при высоком уровне равномерного просаливания рыбы, позволяет исключить операцию отмачивания соленого полуфабриката перед копчением, занимающую от 2-3 ч до 2,5 суток и ухудшающую качество копченой продукции.

8. Создана экспериментальная модульная конвейерная СВЧ-установка для обработки двустворчатых моллюсков, прошедшая успешные производственные испытания в ПНТЦ «Керчьмоллюск».

9. Впервые исследован механизм и особенности воздействия ЭМП СВЧ на лигамент, аддуктор и биссусную железу мидий. Изучена кинетика и динамика процесса тепловой обработки двустворчатых моллюсков СВЧ-нагревом.

Установлено:

- створки мидий, имеющие очень малое значение фактора диэлектрических потерь (г* = 0,086+0,116) «радиопрозрачны» и не нагреваются в процессе СВЧ-обработки и сохраняют теплоту вследствие их низкого коэффициента теплопроводности (2,8 Вт/м*К);

• быстро нагревающиеся соединительные ткани лигамента и мускулов-замыкателей (аддукторов) и их белковые вещества после приоткрывания створок и вытекания межстворчатой жидкости с удвоенным темпом нагрева за короткое время подвергаются денатурационному воздействию, вследствие которого происходит отслаивание мускулов-замыкателей от створок моллюска и свободное отделение от них мяса мидий;

- на второй стадии процесса бланширования мидий происходит интенсивная частичная денатурация гликопротеидов мышечных волокон биссусной железы, очевидно, не успевающей при «термошоке» сократить мышцы железы и прочно захватить биссусный корень, что характерно при конвективном нагреве, при этом биссусная железа остается в фиксированно расслабленном состоянии и биссус свободно и без усилий удаляется из мяса моллюсков, что является принципиальным отличием от традиционных конвективных способов обработки.

10. Установлено, что обработка мидий щадящими режимами СВЧ-нагрева по сравнению с применяемыми технологиями в отрасли обеспечивает сокращение процесса бланширования в 4-6 раз, полностью решает проблему удаления биссуса (до 97%) и отделения мяса мидий от створок (до 98%), увеличивает выход мяса мидий до 19,6-21,4% от массы сырья, превышающий в 1,5-2 раза уровень выхода при традиционной обработке и на голландской линии FRANKEN BV, значительно повышает качество пищевой продукции.

11. Выявлена взаимосвязь между скоростью и способом обработки мидии и закономерностями изменении качественных показателей бланшированного мяса моллюсков. Установлено, что высокая скорость обработки ЭМП СВЧ при щадящем тепловом нагреве по сравнению с традиционными способами бланширования: существенно уменьшает степень денатурационных и гидролитических изменений белкового компонента мяса мидий, уровень растворимости саркоплазматических и миофибриллярных белковых фракций которого выше, соответственно, на 53-69% и 41-55%; обеспечивает высокий уровень биологической и пищевой ценности мяса мидий по сбалансированности белка, обусловленный наибольшим содержанием незаменимых аминокислот (метнонина и цистеина на 36-63%, лейцина, изолейцина и фенилаланина на 12-21%), участвующих, в определенной мере, в образовании специфического аромата и вкуса пищевого продукта из мяса мидий, и значительно превосходящий эталон ФАО/ВОЗ; снижает степень гидролитического и окислительного воздействия на триглицсрнды и фосфолиииды мяса мидий, соответственно, в 3-4,5 и 3 раза при повышенном сохранении полиеновых биологически активных и необходимых в литании эйкозапентаеновой (на 16-22%) и докозагексаеновой (на 41-58%) жирных кислот; способствует формированию нежной консистенции мяса мидий при наименьшем вдвое значении предельного напряжения сдвига 1,28x103 Па и более высоком уровне водоудерживающей способности на 11-15%; обеспечивает наивысшую органолептнческую оценку, превышающую на 2634%, по универсальной критериальной оценке качества бланшированное мясо мидий превосходит традиционно обработанные моллюски на порядок.

12. Разработана модель управления качеством продукции, основанная на использовании параметрического эффективного критерия качества и установления оптимальных режимных параметров обработки гидробионтов.

Разработано алгоритмическое программное обеспечение управления качеством продукции в технологических процессах обработки биосырья энергией ЭМП СВЧ при производстве продуктов питания.

13. Разработаны технологии размораживания гидробионтов с использованием энергии ЭМП СВЧ, консервов «Кильки в томатном соусе» и «Мясо антарктической креветки натуральное», соленой и копченой рыбопродукции из размороженного СВЧ-энергией сырья. Разработанные технологии прошли производственную проверку в условиях Аршинцевского рыбообрабатывающего завода ПО «Керчьры бггро м» на внедренном промышленном СВЧ-агрегате А1-ФДВ, которая подтвердила рациональные параметры режимов разработанных технологических процессов. По результатам работы разработаны нормативная документация и исходные требования на создание СВЧ-агрегата конвейерного типа многофункционального назначения.

Научно обоснованы и разработаны принципиально новые комплексные технологии производства пищевой продукции из культивируемых мидий с

использованием энергии ЭМП СВЧ: варено-мороженого мяса мидий, пресервов и консервов из мяса черноморских мидий. В производственных условиях ПНТЦ «Керчьмоллтоск» разработанные технологии прошли производственную проверку на созданной СВЧ-установке, подтвердившую рациональность разработанных оптимальных параметрических режимов обработки мидий. Разработана нормативная документация и исходные требования на СВЧ-установку непрерывного действия для обработки двустворчатых моллюсков.

Расчетная общая экономическая эффективность от проектируемой реализации прогрессивных технологий и СВЧ-оборудования в отрасли с учетом социального и экологического фактора на 1 яивзря 2005 г. составляет 1,77 млрд. рублей в год.

Проведенные теоретические и комплексные экспериментальные исследования позволили обосновать необходимость и целесообразность преобразования многих градиентных процессов переработки гидробионтов в высокоэффективные, энерго- и ресурсосберегающие, экологически безопасные технологии производства пищевых продуктов с применением энергии ЭМП СВЧ, и создать новое перспективное направление в рыбоперерабатывающей отрасли.

Результаты и выводы, полученные на основе проведенных исследований, будут использоваться при совершенствовании и создании прогрессивных технологических процессов и высокоэффективного промышленного СВЧ-оборудования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ; Монография, справочное издание:

1. Воробьев В.В. Обработка гидробионтов СВЧ-нагревом и управление качеством продукции: Монография. -М.: 2004, - 356 с.

2. Рогов И.А., Мамыкин В.К., Воробьев ВВ. и др. Оборудование для электрофизической обработки пищевых материалов // Машиностроение. Энциклопедия. - М. М38 Машиностроение./ Машины и оборудование пищевой и перерабатывающей промышленности. Т. IV - 17/ Под ред. С.А. Мачнхина, 2003, -736 с.

Учебное пособие:

3. Воробьев В.В. Сверхвысокочастотный метод обработки гидробионтов. -М,: 2005.-102 с.

Научные статьи:

4. Воробьев В.В. Промышленное применение СВЧ-установки для размораживания рыбы //Рыбное хозяйство. -1988. № 11.-е. 83-85.

5. Воробьев В.В,, Коротков В,К. Применение СВЧ-агрегата А1-ФДВ для размораживания рыбы в блоках Н Экспресс-информация ВНИИСлегпишемаш, -1988, Вып. I, -с, 1-2. -Сер. Оборудование для продовольственных отраслей промышленности.

6. Воробьев В.В. Использование СВЧ-нагрева для интенсификации размораживания рыбы и улучшения ее качества // Экспресс-информация ЦНИИТЭИРХ. -1988. Вып. 4. -с. 37-39. -Сер. Обработка рыбы и морепродуктов.

7. Воробьев В.В. Исследование размораживания рыбы СВЧ-энергией // Рыбное хозяйство. -1989, № 2. -с. 77-79.

8. Воробьев B.B. Размораживание рыбы в СВЧ-поле // Современные проблемы рыбохозяйственкых исследований: Сб, науч» тр. -M.; ВНИРО, 1989. -с. 105-112.

9. Воробьев В.В„ Горохов Ю.И., Полуяктов В.Ф. Влияние способов размораживания на изменение цвета мяса рыбы // Современные проблемы рыбохозяйственных исследований: Сб, науч, тр, -M,; ВНИРО, 1989. -с. 112118.

10. Воробьев В.В. Перспективы развития техники для размораживания рыбы и морепродуктов // Рыбное хозяйство. -1989, Ks 9, -с.81-83.

П.Воробьев В.В. Проблемы и перспективы переработки двустворчатых моллюсков // Рыбное хозяйство. -1993. Ne 5. -с. 29-31.

12. Воробьев В.В, Прогрессивные СВЧ-технологни обработки гндробионтов // Рыбное хозяйство. -1994, №1. -с. 43-46.

13. Воробьев В.В. Изменение цвета мяса рыбы при размораживании // Рыбное хозяйство, -1997. № 1. -с. 46-47.

14. Воробьев В.В. Влияние СВЧ-размораживания на микроструктуру мышечной ткани рыбы //Рыбное хозяйство. -1998. №2. -с. 52-53.

15. Воробьев В.В, СВЧ-установка для размораживания рыбы и морепродуктов // Технологическое оборудование для рыбной промышленности: Аналитическая и реферативная информация ВНИЭРХ, -1997,-Вып, 2. -с. 2-8.

16. Воробьев В.В., Шевцов В.К. Изменение липидов рыбы при СВЧ-размораживании // Обработка рыбы и морепродуктов: Новости отечественной и зарубежной рыбопереработки. ВНИЭРХ. -1997. Блок 5, -Вып. 3. -с. 17-19.

17. Воробьев В.В., Шаталов A.JI. СВЧ-оборудовакие для обработки двустворчатых моллюсков // Рыбное хозяйство. -2001. № 2. -с. 55-56.

18. Воробьев В.В. Многофункциональная микроволновая техника для эффективной обработки гндробионтов // Технологическое оборудование для рыбкой промышленности: Аналитическая и реферативная информация. ВНИЭРХ. -2001. -Вып. 3. -с. 43-45,

19. Воробьев В.В. Влияние тепловой обработки на изменение состава липидов культивируемых мидий // Обработка рыбы и морепродуктов: Новости отечественной и зарубежной рыбообработки. ВНИЭРХ. -2001. -Вып. 3, -с. М.

20. Воробьев В.В, Эффективная MB-технология производства продукции из мидий//Рыбное хозяйство. -2001, № 6, -с. 48-49.

21. Воробьев В.В. Новые подходы к оценке качества пищевой продукции из гидробионтов // Рыбное хозяйство. -2002. № 4, -с, 62-63.

22. Воробьев В.В. Разработка системы управления качеством процесса производства рыбной продукции // Рыбное хозяйство. - 2002. № 5. -с. 56-57.

23. Воробьев В.В. Эффективные СВЧ-технологии производства высококачественной продукции из гидробионтов // Рыбная промышленность, - 2004, №2-с. 15-18.

24. Воробьев В.В. Метод оценки совершенства технологий производства и качества пищевой продукции // Хранение и переработка сельхозсырья. -2004. №9. -с. 45-48,

25. Воробьев В.В. Управление качеством в производстве пищевой продукции // Пищевая промышленность. - 2004, №9. -с, 96-97.

26. Воробьев В.В, Изменение диэлектрических характеристик гидробионтов в процессе размораживания // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2004. №11.-с. 30-31.

27. Воробьев В.В. Производство продукции из мидий с использованием СВЧ-энергоподвода П Рыбная промышленность. - 2004. №3. -с. 37-39.

28. Воробьев В.В. Модель управления качеством рыбной продукции в производстве // Материалы научно-практической конференции «О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года». М., 2004. -с. 148-150.

29. Воробьев В.В. Инновационные MB-технологии производства высококачественных пищевых продуктов из гидробионтов // Материалы научно-практической конференции «О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года». М., 2004.-с. 146-148.

30. A.C. № 1486140, AI, А22, С 29/04 от 15.06.87 г. Способ отделения мяса мидий от створок /Зусмановский A.A., Воробьев В,В., Копылов КХА,, Короткое В.К., Шевкунова В,П., Фролов А.К./ Опубл. Бюлл. из. № 22,1989.

Тезисы;

31. Воробьев В.В. Применение СВЧ-энергии для размораживания рыбы и получения из нее высококачественной продукции, рационального использования сырьевых ресурсов// Конф. молодых ученых «Оценка и освоение биологических ресурсов океана»: Тез. докл. -Владивосток: ТИНРО, 1988.-с. 48-49.

32. Воробьев В.В. Влияние СВЧ-размораживания на изменение свойств мышечной ткани рыбы И Конф. молодых ученых «Оценка и освоение биологических ресурсов океана»: Тез. докл. -Владивосток: ТИНРО, 1988. -с. 49-50.

33. Воробьев В.В. Применение СВЧ-энергии дня интенсификации процесса размораживания рыбы в блоках // Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. молодых, ученых и специалистов «Пути интенсификации технологических процессов и оборудования в отраслях агропромышленного комплекса». -М.,

1988. -с. 22,

34. Воробьев В.В, Влияние СВЧ-размораживания на пищевую ценность сырья и готовой продукции // 2-я Всесоюз. науч. конф. «Проблемы индустриализации общественного питания страны» : Тез. докл. Харьков,

1989. -с. 269-270.

35. Воробьев В.В. Особенности размораживания рыбы энергией СВЧ-поля У/ Всесоюз. науч.-техн. конф. «Интенсификация технологических процессов в рыбной промышленности» : Тез. докл. Владивосток, 1989, -с. 153-154.

36. Воробьев В.В., Щербинин A.A., Сизых Е.В, Изменение качественных показателей рыбы при микроволновом размораживании // Шестая Всесоюз. науч.-техн, конф, «Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья» : Тез. докл. -М.: 1989. -с. 265266.

37. Воробьев В.В. Влияние способов размораживания на изменение реологических и органолептических свойств рыбы в процессе хранения // Третья Всесоюз. науч.-техн. конф. «Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств»: Тез. докл. -М.: -1990. -с. 299.

38. Воробьев B.B. СВЧ-тсхнология размораживания гидробионтов// Конф. «Технические средства океанического промышленного рыболовства». Тез. докл. Керчь, 1991. -с. 47-49.

39. Воробьев В В. Экологически чистая технология размораживания рыбы и морепродуктов // Всесоюз. семинар «Новые применения миллиметровых волн в народном хозяйстве»: Тез. докл. (2-5 сентября, 1991. Саратов). -М,: All СССР.-1991.-с. 18-19.

40. Воробьев В.В, Эколого-эффекгивный процесс СВЧ-размораживааия рыбы и морепродуктов // Междунар. научн.-техн. конф. «Современные проблемы применения СВЧ-энергии» : Тез. докл. Саратов, 1993. -с. 4-6.

41. Воробьев В.В. Технико-экономические и экологические аспекты применения СВЧ-технологнй в рыбной промышленности // Междунар, науч.-техн, конф. «Современные проблемы применения СВЧ-энсргни»: Тез. докл. Саратов, 1993, -с. 3-4.

42. Воробьев В.В. Обработка двустворчатых моллюсков СВЧ-энергией // Междунар. науч.-техн. конф. «Современные проблемы применения СВЧ-энергии»: Тез. докл. Саратов, 1993. -с. 21,

43. Воробьев В.В. Экологические и энергетические аспекты применения СВЧ-техники в рыбоперерабатывающей отрасли // XII 1-я Междунар. конф. по постоянным магнитам: Тез. докл. г. Суздаль, 25-29 сент. 2000 г, -М.: 2000. -с. 220.

44. Воробьев В.В, Микроволновая установка для обработки мидий // ХШ-я Междун. конф. по постоянным магнитам: Тез, докл. г. Суздаль, 25-29 сснт. 2000 г, -М.; -2000. -с. 218.

45. Воробьев В.В., Зусмановский A.C. Высокотемпературная обработка рыбы на СВЧ-установке конвейерного типа, предназначенной для размораживания рыбы и морепродуктов И Пятая науч.-техн. конф, «Применение СВЧ-энергии в энергосберегающих те хнол огических процессах»: Тез. докл. Саратов, 1986. -с, 40.

46. Воробьев В.В. Тепловая обработка рыбы с использованием СВЧ-нагрева // Шестая Всесоюз. науч.-техн. конф. «Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья»: Приложение, М.: -19S9. -с. 4.

47. Воробьев В.В. Создание прогрессвных энерго- и ресурсосберегающих экотехнологнй, повышающих эффективность производства и качество рыбной продукции // Третья Междун. конф. «Повышение качества рыбной продукции - стратегия развития рыбообработки в XXI веке»: Тез. докл. Калининград. -2001.-е, 85-86.

48. Воробьев В.В. Микроволновые технологии обработки моллюсков - основа развития промышленной марикультуры // Третья Междун. конф. «Повышение качества рыбной продукции - стратегия развития рыбообработки в XXI веке»: Тез. докл. Калининград. -2001.-е. 118-119,

49. Воробьев В.В. Влияние СВЧ-размораживания на качество соленой рыбопродукции // 4-я Междунар. науч.-техн. конф. «Пища. Экология. Человек.»: Тез. докл. М.: -2001. -с. 132-133,

50. Воробьев В.В. Влияние термообработки на пищевую ценность продукта из мидий // 4-я Междунар. науч.-техн. конф. «Пища. Экология, Человек.»: Тез. докл. М.: -2001.-е. 138-139.

51. Воробьев В.В. Эффективные технологии переработки гидробионтов -основополагающий фактор развития прибрежного рыболовства И Междунар, науч.-практ. конф. «Прибрежное рыболовство -XXI век»: Тез, докл. Южно-Сахалинск, -2001, -с. 160-161.

52. Воробьев В.В, Перспективные энерго- и ресурсосберегающие технологии переработки гидробионтов // Междунар, науч.-практ. конф. «Прибрежное рыболовство - XXI век»: Тез. докл. Южно-Сахалинск. -2001.-е. 157-159.

53. Воробьев В.В. Прогрессивная технология СВЧ-обработки моллюсков для береговых предприятий // Междунар. научн.-практ. конф. «Прибрежное рыболовство - XXI век»: Тез. докл. Южно-Сахалинск. -2001. -с, 159-160.

54. Воробьев В.В. Прогрессивные энерго- и ресурсосберегающие технологии производства продуктов из гидробионтов // 4-я Междунар. науч.-техн. конф. «Пища. Экология. Человек.»: Тез. докл. М.; -2001, -с. 207-208.

55. Воробьев В.В. Применение МВ-энергии для обработки культивируемых мидий // 4-я Междунар. науч.-техн. конф. «Пиша. Экология, Человек.»: Тез. докл. М.: -2001. -с, 205.

56. Воробьев В.В. Экономические аспекты технологии производства продукции из культивируемых моллюсков И Первая Междун. конф. «Морские прибрежные экосистемы: водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки».: Тез. докл. М.: -2002. -с. 93.

Воробьев Валерий Васильевич

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ГИДРОБИОНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

ПОЛЯ СВЧ

Автореферат диссертации

Подписано в печать 7.04.2005 г. Формат 60x84/16. Печать офсетная Усл. лечл. 3.37. Тираж 100 экз. Заказ ¿Я

107140, Москва, В. Красносельская, 17, ВНИРО