автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Обоснование и разработка технологии мороженой продукции из крабов с использованием ультразвука

На правах рукописи

ЯРИЧЕВСКАЯ НАТАЛИЯ НИКОЛАЕВНА

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОРОЖЕНОЙ ПРОДУКЦИИ ИЗ КРАБОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г 6 СЕН 2013

005533833

Москва-2013

005533833

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО»)

Научный руководитель: Доктор технических наук, доцент

Харенко Елена Николаевна - заведующая лабораторией нормирования ФГУП «ВНИРО»

Официальные оппоненты: Доктор технических наук

Новикова Маргарита Владимировна - профессор кафедры технологии и организации ресторанного и гостиничного сервиса ФГБОУ ВПО «РГУТиС» (г. Москва)

Доктор биологических наук Мухин Вячеслав Анатольевич - заведующий лабораторией биохимии и технологии ФГУП «ПИНРО» (г. Мурманск)

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО СПб НИУ ИТМО

«Институт холода и биотехнологий» (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится «11» октября 2013 г. в П. ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 307.004.03 при ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО») по адресу: 107140, г. Москва, ул. Верхняя Красносельская, дом 17.

Факс: (499) 264-91-87, e-mail: fishing@vniro.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВНИРО».

Автореферат разослан «06» сентября 2013 г.

Ученый секретарь ^f^^-^b

диссертационного совета Татарников Вячеслав Александрович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Концепцией развития рыбного хозяйства Российской Федерации до 2020 г. определены основные направления рационального использования водных биоресурсов, в том числе ракообразных, путем разработки и внедрения технологий, обеспечивающих повышение качества и безопасности продукции.

Одним из перспективных направлений является использование физических способов обработки сырья с целью придания определенных качественных показателей готовой продукции и увеличения ее выхода.

Известны такие физические способы обработки пищевого сырья, как акустические; обработка пищевых продуктов в электростатическом поле; электроконтактные; высокочастотные и сверхвысокочастотные; обработка сырья различными видами излучений - инфракрасным, ультрафиолетовым, ионизирующим; озонирование и другие (A.B. Кардашев, H.H. Сахарова, В.Н. Шерстюк, П.А. Беляев, В.В. Воробьев, J.H. Ruello и др.).

Большой практический интерес для пищевой, в том числе рыбной промышленности, представляет метод ультразвуковой обработки (УЗ-обработки) сырья, основанный на явлении кавитации (Шестаков, 2003, 2005), возникающей вследствие распространения в воде механических колебаний ультразвуковой частоты.

На сегодняшний день доказана целесообразность использования ультразвука (УЗ) для снижения концентрации микроорганизмов в тузлуках при ультразвуковом фильтровании, увеличения скорости охлаждения, размораживания и посола рыбы, экстракции жира из жиросодержащего сырья (Маршак, Переплетчик, 1959; За-яс, 1971; Окорокова, 1981; Артемов, 2010).

Вместе с тем, в настоящее время в рыбной промышленности активно используются пищевые добавки. Так, для улучшения качественных показателей готовой продукции из водных биоресурсов и увеличения ее выхода, в том числе продукции из крабов, применяют фосфаты, являющиеся водоудерживающими агентами химической природы (Федичкина, 2003; Ким и др., 2006; Сарафанова, 2007; Kumazawa, 1990; Park, 2004).

Применение фосфатов в производстве пищевых продуктов в последнее время является спорным. С одной стороны, доказана их эффективность в отношении со-

хранения качества и увеличения выхода продукции, с другой стороны, имеются сведения о повышении риска развития заболеваний, связанных с нарушением кальцие-во-фосфорного обмена, при употреблении в пищу продуктов, выработанных с фосфатами (Спиричев, Белаковский, 1989).

Использование УЗ с целью интенсификации процесса гидратации белков мышечной ткани крабов при производстве мороженой продукции предположительно позволит исключить пищевые фосфаты, используемые в качестве водосвя-зывающих агентов для улучшения качественных показателей готовой продукции и увеличения ее выхода и, тем самым, избежать их возможного негативного воздействия на организм человека. В связи с этим разработка технологии мороженой продукции из крабов с использованием УЗ является актуальной.

Цель и задачи работы. Цель работы - обосновать и разработать технологию мороженой продукции из крабов с использованием ультразвука, базирующуюся на принципах кавитации и обеспечивающую повышение качества и увеличение выхода продукции без применения пищевых фосфатов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследовать размерно-массовый и химический состав, пищевую и биологическую ценность крабового сырья в зависимости от популяционной принадлежности;

- обосновать процесс УЗ-обработки крабового сырья в технологической схеме производства варено-мороженых конечностей краба;

- оптимизировать режимы УЗ-обработки крабового сырья;

- обосновать срок годности варено-мороженых конечностей краба, выработанных с использованием УЗ;

- провести сравнительный анализ изменений физико-химических показателей и выхода готовой продукции при использовании УЗ и фосфатов;

- изучить гистологическую структуру мышечной ткани крабов при использовании УЗ и фосфатов;

- исследовать биологическую ценность мяса краба при использовании УЗ и фосфатов;

- разработать комплект технической документации на мороженую продукцию из краба с использованием УЗ;

- разработать программное обеспечение для обработки результатов опытно-контрольных работ при производстве мороженой продукции из крабов;

- рассчитать экономическую эффективность от внедрения разработанной технологии мороженой продукции из крабов с использованием УЗ.

Научная новизна работы

Обоснована замена пищевых фосфатов на УЗ-обработку крабового сырья, что приводит к интенсификации гидратации белков мышечной ткани, увеличению нежности, уменьшению водоотдачи мяса краба и повышению выхода готовой продукции.

Впервые проведены исследования гистологической структуры мышечной ткани крабов, подвергнутых УЗ-обработке, установлено, что гистологическое строение мышечной ткани крабов остается неизменным, как при использовании фосфатов, так и при заданных режимах ультразвукового воздействия в сравнении с контролем, что позволило обосновать замену фосфатов на УЗ-обработку.

Доказано увеличение сроков годности варено-мороженых конечностей краба при использовании УЗ в процессе их глазирования.

Практическая значимость работы. Разработан и утвержден пакет технической документации - ТУ 9265-035-00472124-11 «Крабы варено-мороженые «Нежные» и ТИ. Разработанная технология апробирована в производственных условиях ООО «Амуррыбпром», ООО РК «Лунтос», ОАО «Феникс». Практическая значимость документа подтверждена актами внедрения. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение «Способ подготовки ракообразных для переработки» № 2469542 от 20 декабря 2012 г. Разработано программное обеспечение «Комплекс программ для обработки результатов ОКР при производстве мороженой продукции из крабов». Получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009611074 от 18.02.2009 г.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Комплексные исследования крабового сырья в зависимости от популяцион-ной принадлежности.

2. Способ обработки крабового сырья УЗ при мойке и глазировании для повышения качественных показателей и выхода готовой продукции без применения фосфатов и увеличения ее срока годности.

3. Оптимизированный режим УЗ-обработки крабового сырья: продолжительность УЗ-воздействия в течение 16 мин при интенсивности УЗ-излучения 4 Вт/см3, обеспечивающий максимальный выход готовой продукции с высокими качественными показателями.

4. Эффективность применения УЗ-обработки для улучшения качественных показателей и увеличения выхода варено-мороженой продукции из крабов по сравнению с пищевыми фосфатами.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Третьей Международной научно-практической конференции «Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки», Владивосток, 2008; Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов», Краснодар, 2008; Второй Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов», Москва, 2008; VIII Международной научно-практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество». Калининград: АтлантНИРО, 2011 г., на заседаниях технологической секции Ученого совета ФГУП «ВНИРО».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 - в научных изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, 1 патент РФ, 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, включающих обзор литературы, объекты и методы исследований, экспериментальную часть, результаты исследований и их обсуждение, практическое использование результатов исследований и расчет экономической эффективности от внедрения разработанной технологии, выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 129 страницах печатного текста, содержит 20 таблиц, 26 рисунков и 12

6

приложений. Список литературы включает 172 наименования, в том числе 26 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, научная новизна, практическая значимость работы, положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Современные тенденции в технологии переработки крабов» проведен анализ современного состояния запасов промысловых видов крабов и ассортимента выпускаемой продукции, описаны традиционные технологии пищевой продукции из крабов, рассмотрена роль пищевых фосфатов в решении вопроса улучшения качества и увеличения выхода продукции, приведены физические способы обработки сырья, показано использование УЗ, как перспективного способа обработки сырья в пищевых технологиях, сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе «Объекты и методы исследований. Методика постановки экспериментов» приведена характеристика объектов исследования, описаны методы исследований и условия постановки экспериментов. Методическая и экспериментальная части работы выполнялись в соответствии с программно-целевой моделью исследований, представленной на рисунке 1.

Объектами исследований являлись краб камчатский (Paralithodes camtschati-ciis) и продукты его переработки: конечности-сырец в панцире, конечности сыро-мороженые в панцире, конечности варено-мороженые в панцире.

В настоящей работе использовали стандартные и общепринятые физико-химические, биохимические, микробиологические, органолептические методы исследований в соответствии с требованиями стандартных и унифицированных методик.

Химический состав мышечной ткани краба, органолептические и физические показатели определяли по ГОСТ 7636, ГОСТ 7631.

Содержание кальция и фосфора определяли в лаборатории химии пищевых продуктов НИИ питания РАМН в соответствии с требованиями «Руководства по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов».

Содержание азотистых веществ определяли по методу Къельдаля на автоматическом анализаторе азота «Къельтек 1030» (Tecator, Швеция).

Анализ научно-технической литературы и патентных источников ; —

Современные тенденции В ТЄХНОЛОГПЯ ПРОДУКЦИИ пз крабов

Сырьевая бій а ассортимент продукция

Анализ традиционных технологий

пяшевоВ продукция m крабов

X

X

Пищевые фосфаты я вх

роль в технологов продукции Я) крабов

Авалю тсхнолвгхй пищевой tijwjj-kiihh с

к спелые в паї ем физических способов обр*6опаі сырья

Формулирование пелп п задач

Разработка технолопгческлх режимов использования фосфатов в

технологии варено-морохеных конечностей краба

Изучение влияния фосфатов аа структуру п

свойства, показателя качества п безопасности мышечной ткиш крабов

Комплексные исследования крабового Обоснование операпоп УЗ обработка крабового сырь« в технологов варено-мороженых конечяостеб краба

популяцаонноВ принадлежности

1 і

Обоснованиеп разработка технологии в арен о-мор оженой продукции пз крабов с использованием УЗ Изучение влвявня УЗ яа структуру в свойства» показателя качества я безопасности мышечной тканя крабов

і

Оптямпзащш режимов УЗ обработкп крабового сырья в технологии варено-мороженых конечностей крабов

Сравнительный анализ эффективности использования УЗ и фосфптов в _технологии варено-мороженых конечностей крабов_

Обоснование срока годности конечностей краба варено-мороженых, _выработанных с использованием УЗ_

Разработка технической документации

Оцеика экономической эффективности технологии варено-мороженой _продукции пз крабов с использоваиием УЗ_

Рисунок 1 - Программно-целевая модель исследования

Исследование аминокислотного состава белков мышечной ткани крабов проводили на автоматическом аминокислотном анализаторе «Хитачи ААА 835» (Япония) с использованием метода Мура и Штейна (Moore, Stein, 1954) в модификации лаборатории биохимии и технологии ФГУП «ПИНРО».

Фракционный состав белков мышечной ткани краба исследовали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (НРЬС) на колонке ТЭК-вй А1рЬа-4000 «ТобоИ» (хроматограф ЬС-1 ОДур «Shimadzu», Япония).

Гистологическую структуру мышечной ткани крабов исследовали, руководствуясь стандартными методиками (Ромейс, 1953; Роскин, Левинсон, 1957) в модификации ФГУП «ВНИРО».

Величину водоотдачи и показатель нежности мяса конечностей краба определяли по методу Грау и Хамма в разработке ВНИИМП (Воловинская, Кельман, 1960). Навеску фарша прессовали 10 мин, затем фиксировали контуры пятен на фильтровальной бумаге от выделившегося тканевого сока и навески мяса краба после прессования. Нежность мышечной ткани конечностей краба вычисляли по формуле (1):

тхИ

где: Б] - площадь, занимаемая остатком мяса после прессования, см2; т -навеска фарша мяса краба, г; N - содержание общего азота в мясе краба, %.

Водоотдачу мяса конечностей краба вычисляли по разности площадей пятен от тканевого сока и навески фарша после прессования, отнесенной к массе навески фарша до прессования по формуле (2):

(см2/г), (2)

ш

где: Б - площадь пятна от выделившегося тканевого сока на фильтровальной бумаге, см2; - площадь, занимаемая остатком мяса после прессования, см2; т -навеска фарша мяса краба, г.

Микробиологические исследования проводили в соответствии с ГОСТ 26669; ГОСТ 10444.15; ГОСТ 30518/ШСТ Р 50474; ГОСТ 30519/ГОСТ Р 50480; ГОСТ 51921. Значения микробиологических показателей оценивали путем сопоставления со значениями, установленными в «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требованиях к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)». Срок годности устанавливали согласно требованиям МУК 4.2.1847 «Санитарно-эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов».

Определение токсичных элементов проводили по ГОСТ 26929; ГОСТ 30178 (кадмий, свинец); ГОСТ 26930; ГОСТ 26929 (мышьяк); ГОСТ 26927; МУ 5178 (ртуть).

Биологическую ценность образцов готовой крабовой продукции оценивали методом биотестирования с использованием в качестве индикаторного объекта инфузорий Stylonichia mytilns в соответствии с Методическими рекомендациями для использования экспресс-метода биологической оценки продуктов и кормов (Методические рекомендации для использования экспресс-метода биологической оценки продуктов и кормов, 1990).

Опытно-контрольные работы (ОКР) по определению выхода продуктов переработки краба проводили в соответствии с требованиями «Методик определения норм расхода сырья при производстве продукции из гидробионтов» (ВНИРО, 2002) с использованием «Комплекса компьютерных программ для обработки результатов опытно-контрольных работ при производстве мороженой продукции из крабов».

Для статистической обработки полученных экспериментальных данных и построения графических зависимостей использовали пакет прикладных программ Microsoft Office (Excel) и Statistica 6.0.

В третьей главе «Разработка технологии мороженой продукции из крабов с использованием ультразвука (УЗ)» представлен размерно-массовый состав исследуемых крабов, изучены химический состав мышечной ткани краба-сырца, аминокислотный состав белков, проведен сравнительный анализ пищевой и биологической ценности камчатского краба дальневосточных и северной популяций, обоснован процесс УЗ-обработки в технологической схеме производства варено-мороженых конечностей краба, разработаны оптимальные режимы УЗ-обработки крабового сырья, обоснован срок годности конечностей краба варено-мороженых, произведенных с использованием УЗ, приведена технологическая схема производства варено-мороженых конечностей краба с использованием УЗ.

Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что промысловые самцы камчатского краба Баренцева моря по ширине карапакса и массе сопоставимы с камчатским крабом Западно-Камчатской подзоны Охотского моря и в два раза крупнее краба Шантарской популяции.

Район лова Количество особей, шт. Средняя ширина карапакса1', мм Средняя масса 1-го экз. краба2), кг

Охотское море Западно-Камчатская подзона 10 168± 12 2,3 ± 0,6

Северо-Охотоморская подзона (Шантарский район) 42 139 ±6 1,1 ±0,3

Баренцево море Западный район (Рыбачья банка) 60 170 ±9 2,5 ± 0,3

Примечания. 1) Ширину карапакса определяли штангенциркулем, измеряя наибольшую ширину панциря краба без учёта шипов.

2) Массу каждого экземпляра краба определяли взвешиванием.

Анализ данных таблицы 2 показал, что мышечная ткань обеих популяций камчатского краба, выловленного в Охотском море, характеризуется несколько большим содержанием белка (в среднем на 3,4 %) и меньшим содержанием воды, по сравнению с мышечной тканью акклиматизированного краба, где данные показатели составляют в среднем 13,8 % и 82,0 % соответственно.

Таблица 2 - Химический состав мышечной ткани конечностей краба-сырца

Объект исследования Содержание, %

воды белка (N*6,25) жира золы гликогена

Краб камчатский (Рага1иИос1е5 сатИсИаНсш) Охотского моря Западно-Камчатской подзоны 78,5 ± 0,2 17,4 ±0.6 0,7 ± 0,2 1,8 ±0,1 1,6 ±0,1"

Северо-Охотоморской подзоны (Шантарский район) 78,8 ±0,1 16,9 ± 1,2 0,8 ±0,1 1,7 ±0,2 1,8 ±0,2"

Баренцева моря 82,0 ± 0,7 13,8 ±0.5 0,9 ± 0,1 1.9 ± 0,1 1,4 ± 0,1"

Примечание. 1) Содержание гликогена рассчитано по разности.

По содержанию жира, минеральных веществ и гликогена мышечная ткань камчатского краба обеих популяций достоверно не различается.

Белки мышечной ткани исследуемых крабов содержат полный набор незаменимых аминокислот (HAK). Установлено, что сумма HAK в значительной степени превышает сумму HAK в эталонном белке и скор большинства HAK (лизин, триптофан, треонин, изолейцин, лейцин, тирозин + фенилаланин, гистидин) составляет более 100 %. Из заменимых аминокислот (ЗАК) доминирующими являются глута-

миновая и аспарагиновая кислоты, аргинин. Аминокислотный индекс НАК/ЗАК белков камчатского краба исследуемых популяций, составил 0,7.

Исследование фракционного состава белков мышечной ткани конечностей краба показало присутствие белков с различными молекулярными массами (ММ) с преобладанием пептидов низкомолекулярной части спектра в диапазоне ММ от 17,7 кДа до 3,5 кДа — более 75,0 % от содержания всех белков соответственно. В целом, можно говорить об аналогии данных химического состава, фракционного и аминокислотного состава белков мышечной ткани краба Охотского и Баренцева морей.

С целью обоснования процесса УЗ-обработки крабового сырья были проведены эксперименты по использованию УЗ на различных стадиях технологического процесса производства конечностей краба варено-мороженых в панцире.

УЗ-обработку конечностей краба проводили в специальной ультразвуковой ванне «ГРАД 140-35» рабочим объемом 14 л и регулируемой мощностью ультразвукового генератора от 90 до 300 Вт при средней рабочей частоте УЗ 35 кГ(/, интенсивности излучения от 2 до 7 Вт/см2 в течение 10-20 мин.

Варено-мороженые конечности краба изготавливали по следующим технологическим схемам: I схема (контроль - по ОСТ 15-159-2003) — разделка, мойка, сте-кание —► варка —> охлаждение, стекание —> замораживание; II схема — разделка, мойка под воздействием УЗ, стекание —» варка —> охлаждение, стекание —» замораживание; III схема - разделка, мойка, стекание —> варка —> охлаждение вареных конечностей под воздействием УЗ, стекание —> замораживание; IV схема — разделка, мойка под воздействием УЗ, стекание —» варка —> охлаждение под воздействием УЗ, стекание —> замораживание.

Проведенными исследованиями установлено, что УЗ-обработка наиболее эффективна при мойке крабового сырья перед варкой, так как обеспечивает увеличение нежности мяса до 455 см2/г Ы, что на 39,0 % больше, чем в контроле (328 см''/г Ы), снижение величины водоотдачи в 2 раза по сравнению с контролем с 42,2 см2/г до 21,9 см"/г, способствует минимизации потерь массы сырья при варке, что позволяет повысить выход готовой продукции на 5,8 %.

Оптимизацию режимов УЗ-обработки крабовых конечностей проводили методом математического планирования экспериментов по униформ-рототабельному

плану второго порядка для двух варьируемых факторов. За основные факторы, определяющие влияние УЗ на качественные показатели (белково-водный коэффициент - БВК; коэффициент растворимого азота — КРА; показатель нежности мяса краба - Н, см2/г величина водоотдачи мяса краба - В. см2/г) и выход варено-мороженых конечностей (Вп, %), были приняты: продолжительность УЗ-обработки, (т, мин) и интенсивность УЗ-воздействия, (I, Вт/см2).

В результате математической обработки экспериментальных данных получены уравнения и построены поверхности откликов, описывающие изменение качественных показателей и выхода готовой продукции в зависимости от используемых режимов УЗ-обработки.

Изменение БВК мышечной ткани краба описывается уравнением (1): БВК=Ах(-0,12+0,27х 10"1 хт'+7,15x10"2хГ-0,07х 10"2хт'2-0,14х 10"2хт'хГ-0,62х 1 (Г2хГ2), (1) где: БВК - белково-водный коэффициент, не имеет размерности; г — продолжительность УЗ-обработки, мин; I — интенсивность УЗ, Вт/см2; т' и Г - относительные величины, равные: т1 = т ист. /т, при т = 1; I1 = I иот /I, при I = 1; А - эмпирический коэффициент, не имеющий размерности и равный 1.

Анализ данного уравнения и построенной по нему поверхности отклика (рисунок 2) показал, что БВК мышечной ткани краба достигает максимальных значений 0,222-0,238 при продолжительности УЗ-обработки крабовых конечностей от 10 до 22 мин и интенсивности УЗ-излучения от 2 до б Вт/см2.

Рисунок 2 - Изменение БВК мышечной ткани конечностей краба в зависимости от продолжительности УЗ-обработки и интенсивности излучения УЗ

КРА мышечной ткани краба возрастает с увеличением основных факторов, при этом область максимальных значений КРА (29,839,6) расположена в центре эксперимента при продолжительности УЗ-обработки от 12 до 19 мин и интенсивности УЗ-излучения от 3 до 5,5 Вт/см2.

При увеличении интенсивности УЗ до 7 Вт/см2 и продолжительности обработки более 22 мин данный показатель постепенно снижается.

При продолжительности УЗ-обработки от 10,5 до 21 мин и интенсивности УЗ-излучения от 2 до 5,5 Вт/см' мясо конечностей краба характеризуется наибольшими показателями нежности 494-583 см2/г N и имеет самые низкие значения величины водоотдачи.

Изменение выхода варено-мороженых конечностей краба под влиянием основных факторов описывается уравнением (2):

Вп=Ах(7,06+3,87хт'+14,84хГ-0Д2хт,2-0,02хт'хГ-1,71хГ2), (2)

где: В„ - выход готовой продукции, %\ т - продолжительность УЗ-обработки, мин; I - интенсивность УЗ, Вт/см2; т' и Г — относительные величины, равные: т' = т ист. /т, при т = 1; I' = I ист /I, при I = 1; А - эмпирический коэффициент, имеющий размерность % и равный 1.

Анализ полученного уравнения и построенной по нему поверхности отклика (рисунок 3) показал, что максимальный выход варено-мороженых конечностей (65,0 %) установлен при следующих значениях основных варьируемых факторов: продолжительности УЗ-обработки 11,5-21 мин и интенсивности УЗ - 3,0-5,5 Вт/см2.

й а> в 1=

Рисунок 3 - Изменение выхода варено-мороженых конечностей краба в зависимости от продолжительности УЗ-обработки и интенсивности излучения УЗ

ё ю ' " 4 В результате совокупного

I 35 Г \х\а

„ V. анализа изменений качественных

ри бо ~ показателей мяса конечностей

1=155 <¿4,. - \ ▼

И50 ^^^ краба и выхода готовой продук-

а 40 ' ■>•

-с®0 ции под влиянием заданных ре-

жимов УЗ установлено, что продолжительность УЗ-воздействия в течение 16 мин при интенсивности УЗ излучения 4 Вт/см2 - являются оптимальными режимами УЗ-обработки крабовых конечностей при мойке, обеспечивающими максимальный выход готовой продукции с высокими качественными показателями.

Рассмотрена возможность использования УЗ для повышения эффективности глазирования крабовых конечностей с целью увеличения их срока годности. Замороженные конечности краба опускали в УЗ ванну с пресной водой температурой не выше 3 "С при непрерывном воздействии УЗ интенсивностью 7,0 Вт/см2, обеспечивая равномерное сплошное их покрытие глазурыо. По окончании глазирования конечности обсушивали в течение 10-15 с и упаковывали. Образцы готовой продукции хранили в течение 1 б мес (с учетом резервного срока - 2 мес) при температуре

Рисунок 4 - Изменение содержания НБА в мясе конечностей краба при хранении

Установлено (рисунок 4), что количество небелкового азота (НБА) в период хранения образцов увеличивалось, при этом в контрольных образцах это происходило несколько быстрее и через 16 мес хранения составило 17,1 %, что на 1,8 % выше, чем в мясе конечностей краба, подвергнутых УЗ-обработке при мойке и глазировании (15,3 %).

Рисунок 5 - Изменение содержания АЛО в мясе конечностей краба при хранении

Содержание азота летучих оснований АЛО (рисунок 5) в исследуемых образцах также увеличивалось в течение всего периода хранения, однако в мясе конечностей краба, произве-

15

не выше минус 18 С.

4 8 12

Продолжительность хранения, мес

--Обработка УЗ

у = 10,5931п(х)+ 4,3169 Л1 = 0,9826 19,3 20.8 —вей»

15.5 18,9

14,0 у = 9.1996|п(х)+ 4,3714 К' - 0.991

3,6 Л* и,б 1 Контроль

у 4.0 ■ Обработка УЗ

0 4 в 12 -1\0Н[р0.1Ь

Продолжительность хранения, .не --Обработка УЗ

денных с использованием УЗ при мойке и глазировании, образование АЛО было менее интенсивно и к концу срока хранения (16 мес) составило 18,9 мг/100 г, что на 1,9 мг/100 г меньше, чем в контроле.

По микробиологическим показателям и содержанию токсичных элементов варено-мороженые конечности соответствовали «Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» (индекс 3.7.7.). КМАФАнМ по истечении 16-ти мес хранения не превышало значения, принятого для варено-мороженой продукции из ракообразных (2*104 КОЕ/г). БГКГТ (колиформы), S. aureus, патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы и L. monocytogenes не обнаружены.

При органолептической оценке выявлено, что мясо конечностей краба, подвергнутых УЗ-обработке при мойке и глазировании, в течение всего периода хранения имело вкус и запах, свойственный данному виду продукта, обладало сочной и нежной консистенцией, в отличие от контрольных, которые имели суховатую консистенцию мяса без признаков сочности и нежности с запахом «стареющего» белка.

Таким образом, использование УЗ при глазировании варено-мороженых конечностей краба позволило увеличить срок их годности до 14 мес при температуре не выше минус 18 "С без потери качества.

На основании результатов исследований разработана технологическая схема производства конечностей краба варено-мороженых с использованием УЗ (рисунок 6).

В четвертой главе «Сравнительный анализ эффективности использования УЗ и фосфатов в технологии мороженой продукции из крабов» изучены изменения физико-химических, органолептических показателей мяса конечностей краба при обработке растворами фосфатов различных концентраций; рассмотрено влияние фосфатов на общее содержание фосфора и соотношение Р : Са в готовом продукте, представлены результаты экспресс-оценки безопасности мяса конечностей краба, выработанного с использованием фосфатов, проведен сравнительный анализ эффективности использования УЗ и фосфатов в технологии варено-мороженой продукции из крабов.

Рисунок б - Технологическая схема производства варено-мороженых конечностей краба с использованием УЗ

Крабовые конечности обрабатывали растворами фосфата «КУРАВИС- УН» в концентрациях: с = 3,5; 5,0; 10,0 % с рН 8,2; 8,4; 8,5 соответственно. Конечности погружали в емкость с фосфатным раствором при соотношении раствор : конечности -4:1. Для лучшей проницаемости раствора конечности предварительно прокалывали в местах сочленений. Время замачивания составляло - 10; 20; 30 и 40 мин, далее проводили стекание.

Установлено увеличение массы конечностей по сравнению с контролем (65,9 %) в среднем на 7,4 % - при замачивании в 3,5 % растворе, на 8,8 % и 12,2 % - при концентрациях раствора 5,0 % и 10,0 % соответственно. Наиболее значимое измене-

ние массы конечностей происходит при продолжительности обработки 30 мин. С повышением концентрации используемого раствора и времени обработки, рН мышечной ткани конечностей краба смещается в щелочную сторону по сравнению с контролем (рН 6,73), что обусловлено щелочной природой используемого фосфата (рН 1,о % раствора 8,2-8.6). Наибольшие значения ВУС отмечены в образцах мяса краба, обработанного 10,0 % раствором фосфата «КУРАВИС УН».

При обработке мяса конечностей краба фосфатными растворами наблюдается увеличение общего содержания фосфора и, как следствие, сдвиг фосфорно-кальциевого равновесия по сравнению с контролем и образцами, изготовленными с

Рисунок 7 - Потери массы конечностей краба при варке и выход готовой продукции различных способов обработки

Сравнительный анализ эффективности использования УЗ-обработки и пищевых фосфатов в технологии

варено-мороженых крабов (рисунок 7) показал, что УЗ-обработка способствует уменьшению потерь массы сырья при варке до 3,1 % по сравнению с контролем (12,9 %) и при обработке фосфатами (4,6 %).

Выход варено-мороженых крабовых конечностей, произведенных с использованием УЗ, на 6,3 % выше, чем в контроле и на 1,1 % - с обработкой фосфатами и составляет 68,2 %.

Установлено увеличение количества связанной воды в мышечной ткани краба, как при использовании фосфатов, так и под действием УЗ по сравнению с контролем (таблица 3). Наибольшее содержание связанной воды - 33,4 % отмечено в мясе

применением УЗ.

Потери мри варке, %

Вищі варено-

мороженых конечностей в панцире, %

□ Контроль (без обработки)

□ Обработка фосфатами

□ Обработка УЗ

краба, обработанном УЗ, что свидетельствует о высокой степени гидратации мышечных белков.

Таблица 3 - Физико-химические показатели мяса варено-мороженых конечностей краба различных способов обработки_

Способ обработки Содержание воды в вареном полуфабрикате, %

^общая ^^свободная ш " »» связанная

Контроль(без обработки) 82,5±0,1 74,8±0,1 25,2±0,2

Обработка фосфатами 81,4±0,1 71,2±0,2 28,8±0,2

Обработка УЗ 81.1 ±0,2 66,6±0,2 33,4±0,5

Примечание. 1) В % к общему содержанию воды.

Исследование биологической ценности мяса конечностей краба показало, что скорость роста численности инфузорий 5іуІопісМа туіїїш (/< = 0,95) на экстрактах образцов, обработанных УЗ, значительно превышает значения (ц = 0,61), полученные на дрожжах и экстрактах, выделенных из образцов мяса краба без обработки (м = 0,72), что свидетельствует об их высокой биологической ценности. При использовании среды, приготовленной из мяса краба, обработанного фосфатами, наблюдается подавление жизнедеятельности и частичная гибель (¡л = — 0,48) тест-организмов.

В результате изучения гистологической структуры мышечной ткани конечностей краба (рисунок 8) отмечено, УЗ-обработка и фосфаты способствуют сохранению структурной целостности мышечных волокон и миофибрилл, обеспечивая лучшую консистенцию мяса конечностей краба, чем в контрольном образце (без обработки), за счет удержания тканевого сока внутри мышечного волокна.

а - контроль (ув. 10x40) б - обработка фосфатами (ув. 10x40)

в - обработка УЗ (ув. 10><40)

Рисунок 8 - Микроструктура мышечной ткани краба различных способов обработки

Мясо конечностей краба, подвергнутых УЗ-воздействию, характеризуется лучшими органолептическими показателями, оно имеет умеренно выраженный запах, свойственный данному виду продукта, обладает более сочной и нежной консистенцией по сравнению с контролем. При оценке вкуса крабового мяса, обработанного фосфатами, ощущался посторонний привкус.

Таким образом, использование УЗ в технологии варено-мороженых конечностей крабов способствует увеличению их выхода по сравнению с контролем и является эффективным способом обработки крабового сырья, позволяющим повысить качественные показатели готовой продукции без использования фосфатов.

В пятой главе «Практическое использование результатов исследований и расчет экономической эффективности технологии мороженой продукции из крабов с использованием УЗ» представлен расчет экономической эффективности разработанной технологии, приведено описание программного обеспечения «Комплекс программ для обработки результатов ОКР при производстве мороженой продукции из крабов», показано практическое использование результатов исследований.

Расчет экономической эффективности технологии варено-мороженых конечностей краба с использованием УЗ показал, что при увеличении выхода готовой продукции с высокими качественными показателями на 5,8 %, объем ее производства за период промысла увеличивается до 107,6 тонн, что на 9,6 тонн больше, чем по традиционной технологии. Дополнительная экономическая выгода составит 3840,00 руб. на 1 тонну варено-мороженых конечностей краба или 412,70 тыс. руб. на годовой объем производства. При стоимости дополнительного оборудования (УЗ-ванна «Град 1500-35») 300,00 тыс. руб. и рентабельности производства 16,0 % срок его окупаемости составит 3 мес.

20

Разработано программное обеспечение «Комплекс программ для обработки результатов ОКР при производстве мороженой продукции из крабов», которое позволяет автоматизировать расчеты по всей технологической цепочке производства варено-мороженой продукции из крабов, накапливать результаты ОКР в единой базе данных, формируя массив показателей технологического нормирования и влияющих на них нормообразующих критериев, использовать систему запросов. В программный комплекс объединены три компьютерные программы: «Мороженые конечности и целый краб»; «Мороженая продукция из краба»; «Мороженое мясо краба».

ВЫВОДЫ:

1. Обоснована и разработана технология мороженой продукции из крабов с использованием УЗ, в которой воздействие ультразвуковых колебаний на компоненты обрабатываемого сырья в режимах кавитации способствует повышению качества и увеличению выхода продукции без применения пищевых фосфатов.

2. Подтверждено, что промысловые самцы камчатского краба Баренцева моря по ширине карапакса и массе сопоставимы с камчатским крабом Западно-Камчатской подзоны Охотского моря и в два раза крупнее краба Шантарской популяции. Показано, что мышечная ткань баренцевоморского камчатского краба содержит меньше белка и больше воды по сравнению с крабом дальневосточных популяций. Выявлено отсутствие существенных отличий по сумме незаменимых и заменимых аминокислот в белках мышечной ткани, как обеих популяций камчатского краба Охотского моря, так и камчатского краба Баренцева моря, что позволяет использовать УЗ для обработки крабового сырья вне зависимости от районов промысла.

3. Обоснован процесс УЗ-обработки крабового сырья на стадии мойки перед варкой, что способствует поддержанию рН мышечной ткани краба на уровне 6,7; увеличению показателя нежности в 1,5 раза и снижению величины водоотдачи в 2 раза по сравнению с контролем.

4. С использованием методов математического планирования эксперимента установлена возможность увеличения выхода готовой продукции и повышения ее качественных показателей за счет варьирования продолжительности и интенсивно-

сти УЗ излучения. Разработан оптимальный режим УЗ-обработки крабового сырья в процессе мойки: продолжительность УЗ-воздействия в течение 16 мин при интенсивности УЗ-излучения 4 Вт/см'.

5. Установлено, что глазирование крабовых конечностей водой, обработанной УЗ интенсивностью 7,0 Вт/см2, позволяет увеличить срок годности конечностей краба варено-мороженых при температуре не выше минус 18 "С до 14 мес, о чем свидетельствуют отсутствие значимых изменений небелкового азота и азота летучих оснований, а также стабильность микробиологических показателей.

6. Установлено увеличение количества связанной воды в среднем на 6,0 % и ВУС на 6,2 % в мышечной ткани краба, как под действием УЗ, так и при использовании фосфатов, при этом выявлен сдвиг рН среды в щелочную сторону, что обусловлено колебаниями ионной гидратации, и обеспечивает увеличение выхода варено-мороженых крабовых конечностей в среднем на 4,5 % по сравнению с контролем.

7. Установлено, что гистологическое строение мышечной ткани крабов остается неизменным как при использовании 3,5 % раствора фосфата «КУРАВИС УН», так и при заданных режимах ультразвукового воздействия в сравнении с контролем, что позволило обосновать замену фосфатов на УЗ-обработку.

8. Определена высокая биологическая ценность образцов, подвергнутых УЗ-обработке, по скорости роста численности инфузорий Б1у1отсЫа ту1йш (|х = 0,95), в то время как в экстрактах из мяса краба, обработанного фосфатами, регистрировалось подавление жизнедеятельности и частичная гибель (ц = - 0,48) тест-организмов, что очевидно обусловлено сдвигом фосфорно-кальциевого равновесия с 1,2:1,0 до 1,5:1,0.

9. Разработан и утвержден комплект технической документации по технологии мороженой продукции из крабов с использованием ультразвука - ТУ 9265-03500472124-11 «Крабы варено-мороженые «Нежные» и ТИ.

10. Разработано программное обеспечение «Комплекс программ для обработки результатов ОКР при производстве мороженой продукции из крабов» для автоматизации расчетов по всей технологической цепочке производства мороженой

продукции из крабов, накопления результатов ОКР в единой базе данных и формирования массива показателей технологического нормирования.

И. Расчет экономической эффективности от внедрения разработанной технологии показал, что при рентабельности производства 16,0 % дополнительная прибыль от увеличения выпуска продукции составит 412,70 тыс. руб. на годовой объем производства или 3840.00 руб. за 1 тонну готовой продукции. При стоимости дополнительного УЗ-оборудования 300,00 тыс. руб. срок окупаемости производства составит 3 месяца.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Яричевская H.H., Харенко E.H. Анализ пищевой и биологической ценности камчатского краба Охотского и Баренцева морей // М.: Рыбпром. - 2007. - № 3. - С. 44-45.

2. Яричевская H.H., Харенко E.H. Изменение фракционного состава белков мышечной ткани крабов при производстве мороженой продукции // М.: Рыбпром. -2010.-№4.-С. 20-23.

3. Яричевская H.H., Харенко E.H., Бедина Л.Ф. Изменение физико-химических показателей варено-мороженых крабов при различных способах обработки // Хранение и переработка сельхозсырья. - М.: «Пищевая промышленность», №6.-2012.-С. 42-44.

Публикации в других изданиях и материалах конференций:

4. Харенко E.H., Помельников М.Ю., Яричевская H.H., Глебова Е.В. Влияние пищевых добавок на выход и качество рыбного филе повторного замораживания // Рыбохозяйственные исследования мирового океана: Материалы III Международной научной конференции. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2005. - С. 53-55.

5. Яричевская H.H., Харенко E.H. Влияние способов дефростации на влаго-удерживающую способность мышечной ткани крабов // Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов Мирового океана. Международная научно-практическая конференция: Материалы конференции. - М.: Изд-во ВНИРО, 2005.-С. 260-261.

6. Яричевская H.H., Харенко E.H. Влияние способов замораживания на состояние мышечной ткани крабов // Проблемы качества, безопасности и конкурентоспособности замороженной продукции. 1-ая Всероссийская научно-практическая

конференция: Материалы научно-практической конференции. - Москва: ГНУ ВНИХИ Россельхозакадемии, 2006. - С. 30-31.

7. Яричевская H.H., Харенко E.H. Влияние фосфорсодержащей пищевой добавки на структуру и свойства мышечной ткани камчатского краба // Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки: тезисы докладов Третьей Международной научно-практической конференции. - Владивосток: ТИНРО-Центр, 2008. - С. 397.

8. Яричевская H.H., Харенко E.H., Бедина Л.Ф. Использование ультразвука в технологии варено-мороженой продукции из краба // Материалы VIII Международной научно-практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество». Калиниград: ФГУП «АтлантНИРО», 2011. С. 166172.

9. Яричевская H.H., Харенко E.H., Мосейчук А.Г., Цвылев О.П. Использование метода биотестирования для определения безопасной концентрации фосфорсодержащих пищевых добавок в рыбопродукции // Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов. Международная научно-практическая конференция: Материалы конференции. - Краснодар: КНИИХП, 2008. - С. 268-269.

10. Яричевская H.H., Харенко E.H., Цвылев О.Ц. Биотестирование мяса краба с фосфорсодержащими пищевыми добавками // Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов. Вторая Международная научно-практическая конференция: Материалы конференции. - М.: Изд-во ВНИРО, 2008. -С. 330-331.

Патенты РФ и свидетельства:

11. Патент 2469542 Российская Федерация, МПК А22С 29/00. Способ подготовки ракообразных для переработки [Текст] / Харенко E.H., Яричевская H.H., Бедина Л.Ф. Заявл. 29.07.2011 г., опубл. 20.12.2012 г. Бюл. № 35.

12. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009611074 РФ. «Программа по определению выхода готовой продукции и расхода сырья при производстве мороженой продукции из крабов» // Харенко E.H., Сопина A.B., Ким Э.Н., Филлипов O.A., Яричевская H.H. Заявл. 23.12.2008 г., опубл. 18.02.2009 г.

Подписано в печать 03.09.2013 Объем 1,5 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 933

ФГУП «ВНИРО» 107140, Москва, В. Красносельская, 17

ФГУП «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА И ОКЕАНОГРАФИИ»

(ФГУП «ВНИРО»)

ЯРИЧЕВСКАЯ НАТАЛИЯ НИКОЛАЕВНА

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОРОЖЕНОЙ ПРОДУКЦИИ ИЗ КРАБОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

На правах рукописи

042013^1755

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

Доктор технических наук, доцент Е.Н. Харенко

Москва, 2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Список сокращений......................................................................................................................................4

Введение....................................................................................................................................................................5

Глава 1. Современные тенденции в технологии переработки крабов

................................................................................................................................................................................................11

1.1 Сырьевая база и ассортимент продукции из крабов................................................11

1.2 Анализ существующих технологий пищевой продукции из крабов..........16

1.3 Пищевые фосфаты и их роль в технологии продукции из крабов ..............................................................................................................................................................................................21

1.4 Анализ технологий пищевой продукции с использованием физических способов обработки сырья............................................................................................................25

1.5 Заключение........................................................................................................................................................................31

1.6 Цель и задачи работы............................................................................................................................31

Глава 2. Объекты и методы исследований. Методика постановки

экспериментов....................................................................................................................................................33

2.1 Характеристика объектов исследований..............................................................................33

2.2 Методы исследований..........................................................................................................................34

2.3 Методика постановки экспериментов....................................................................................39

Глава 3. Разработка технологии мороженой продукции из крабов с

использованием ультразвука (УЗ)..................................................................................................43

3.1 Исследование пищевой и биологической ценности камчатского краба

в зависимости от популяционной принадлежности............................................................43

3.2 Обоснование процесса УЗ-обработки в технологической схеме производства варено-мороженых конечностей краба....................................................................55

3.3 Разработка оптимальных режимов УЗ-обработки крабового сырья в технологии варено-мороженых конечностей краба............................................................61

3.4 Обоснование срока годности варено-мороженых конечностей краба, изготовленных с использованием УЗ..............................................................................................72

3.5 Разработка технологической схемы производства варено-мороженых

конечностей краба с использованием УЗ.......................................... 79

Глава 4. Сравнительный анализ эффективности использования УЗ и фосфатов в технологии мороженой продукции из крабов.................. 83

4.1 Использование пищевых фосфатов в технологии варено-мороженых конечностей крабов....................................................................... 83

4.2 Биотестирование варено-мороженой продукции из крабов, произведенной с использованием фосфатов................................................ 91

4.3 Сравнительный анализ эффективности использования УЗ и фосфатов

в технологии варено-мороженой продукции из крабов......................... 94

Глава 5. Практическое использование результатов исследований и расчет экономической эффективности технологии мороженой продукции из крабов с использованием УЗ......................................... ^2

5.1 Разработка программного обеспечения «Комплекс программ для обработки результатов ОКР при производстве мороженой продукции из крабов»....................................................................................

5.2 Расчет экономической эффективности разработанной технологии мороженой продукции из крабов с использованием УЗ........................... 104

5.3 Практическое использование результатов исследований.................. 107

Выводы................................................................................... 110

Список литературы................................................................... 113

Приложения............................................................................. 130

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ:

АЛО - азот летучих оснований;

АТФ - аденозинтрифосфат;

БВК - белково-водный коэффициент;

ВУС - водоудерживающая способность;

ЗАК - заменимые аминокислоты;

ИКЛ - инфракрасные лучи;

КРА - коэффициент растворимого азота;

ММ - молекулярная масса;

HAK - незаменимые аминокислоты;

НБА — небелковый азот;

ОКР - опытно-контрольная работа;

ПР - Правила рыболовства;

РХБ - рыбохозяйственный бассейн;

ТВЧ - ток высокой частоты;

ТСВЧ - ток сверхвысокой частоты;

УЗ - ультразвук;

УФЛ - ультрафиолетовые лучи;

ПД - пищевые добавки;

ШК - ширина карапакса.

ВВЕДЕНИЕ

Концепцией развития рыбного хозяйства Российской Федерации до 2020 г. определены основные направления исследований, указывающие на необходимость разработки и внедрения технологий, обеспечивающих рациональное использование сырья, расширение ассортимента продукции, повышение ее качества и безопасности. Решение этих задач связано с совершенствованием существующих технологий, за счет применения новых способов обработки сырья, которые позволили бы улучшить качественные показатели готовой продукции и увеличить ее выход.

Данным требованиям в определенной степени удовлетворяют технологии, предусматривающие использование пищевых добавок, в том числе на основе фосфатов, научное обоснование которых заложено в работах отечественных и зарубежных специалистов: Борисочкиной Л.И.; Быковой В.М.; Кузьмичевой Г.М.; Рехиной Н.И.; Холоши О.Н.; Hayashi Т.; Konosu B.S.; Kumazawa Y.; Murray C.K.; Park J.W.; Yamaguchi К. и др.

Фосфаты, аналогично присутствующему в тканях АТФ, способствуют распаду актомиозинового комплекса на актин и миозин, препятствуя образованию поперечных связей и обеспечивая, тем самым, увеличение способности белков к экстрагированию, растворимости и набуханию. Применение фосфатов в технологиях продукции из водных биоресурсов, в том числе варено-мороженого мяса крабов, позволяет повысить водоудерживающую способность мышечной ткани, ограничить потери веса при дефростации и термической обработке сырья, улучшить текстуру продукта, а также увеличить выход [Шоббер, 1988; Гатько, 1996; Федичкина, 2003; Ким и др., 2006; Сара-фанова, 2007].

Вместе с тем, в последнее время вопрос использования фосфатов в производстве пищевых продуктов является спорным. С одной стороны, применение данных соединений оправдано, поскольку доказана их эффективность в отношении сохранения качества и увеличения выхода продукции, с другой стороны, многие специалисты связывают развитие заболеваний, обу-

словленных нарушением кальциево-фосфорного обмена, с употреблением в пищу продуктов, произведенных с фосфатами [Спиричев, Белаковский, 1989], что обуславливает необходимость изыскания путей сокращения их использования за счет применения новых способов обработки сырья на различных стадиях технологического процесса, позволяющих повысить качество и увеличить выход готовой продукции без фосфатов.

Одним из перспективных направлений в решении данной проблемы является использование физических методов обработки сырья с целью избирательного воздействия на компоненты обрабатываемого сырья для повышения качественных показателей готовой продукции и увеличения ее выхода.

Известны такие физические способы обработки пищевого сырья, как акустические; обработка в электростатическом поле; электроконтактные; высокочастотные и сверхвысокочастотные; обработка сырья различными видами излучений - инфракрасным, ультрафиолетовым, ионизирующим; озонирование и другие [Кардашев, 1959, 1968; Преображенский, 1960; Сахарова, 1963; Одинцов, Пиденко, 1967; Шерстюк, Беляев, 1971; Воробьев, 1988; Бобылев и др., 1999; Ruello, 1987 и др.].

Большой практический интерес для пищевой, в том числе рыбной промышленности, представляет метод ультразвуковой обработки (УЗ-обработки) сырья, основанный на явлении кавитации [Шестаков, 2003; 2005], возникающей вследствие распространения в воде механических колебаний ультразвуковой частоты. Под влиянием ультразвука интенсивностью 1-10 Вт/см [Казанцев, 1980] вода переходит в термодинамически неравновесное состояние и приобретает свойства, обеспечивающие ее активное участие в реакции гидратации белков, что изменяет свойства сырья и продукции, а также способствует увеличению ее выхода [Кунтц, 1980; Шестаков, Красуля, 2007 а, б].

В 60 - 70-х гг. прошлого столетия отечественными учеными [Беззубов, 1964; Патеев, 1970; Шестрюк, Беляев, 1971] проводились исследования по изучению влияния УЗ-обработки на рыбное сырье. Несмотря на достигнутый

ими положительный эффект использования ультразвука, развития и промышленного внедрения этот метод обработки сырья в те годы не получил из-за несовершенства ультразвуковых установок. Вместе с тем, представленный в настоящее время на рынке широкий спектр ультразвуковых установок различных модификаций как отечественного, так и зарубежного производства позволяет провести исследования в данном направлении.

На сегодняшний день доказана целесообразность использования УЗ в различных технологиях из водных биоресурсов, например, для снижения концентрации микроорганизмов в тузлуках при ультразвуковом фильтровании; увеличения скорости охлаждения, размораживания и посола рыбы; экстракции жира из жиросодержащего сырья [Маршак, Переплетчик, 1959; За-яс, 1971; Окорокова, 1981; Антуфьев, Пеленко, Бычихин, 2007; Артемов, 2010].

Использование УЗ с целью интенсификации процесса гидратации белков мышечной ткани крабов при производстве мороженой продукции предположительно позволит исключить пищевые фосфаты, используемые в качестве водосвязывающих агентов для улучшения качественных показателей готовой продукции и увеличения ее выхода и, тем самым, избежать их возможного негативного воздействия на организм человека. В связи с этим разработка технологии мороженой продукции из крабов с использованием УЗ является актуальной.

Научная новизна работы

Обоснована замена пищевых фосфатов на УЗ-обработку крабового сырья, что приводит к интенсификации гидратации белков мышечной ткани, увеличению нежности, уменьшению водоотдачи мяса краба и повышению выхода готовой продукции.

Впервые проведены исследования гистологической структуры мышечной ткани крабов, подвергнутых УЗ-обработке, установлено, что гистологическое строение мышечной ткани крабов остается неизменным, как при ис-

пользовании фосфатов, так и при заданных режимах ультразвукового воздействия в сравнении с контролем, что позволило обосновать замену фосфатов на УЗ-обработку.

Доказано увеличение сроков годности варено-мороженых конечностей краба при использовании УЗ в процессе их глазирования.

Практическая значимость работы

Разработан и утвержден комплект технической документации - ТУ 9265-035-00472124-11 «Крабы варено-мороженые «Нежные» и ТИ. Разработанная технология апробирована в производственных условиях ООО «Амуррыбпром», ООО РК «Лунтос», ОАО «Феникс». Практическая значимость документа подтверждена актами внедрения.

Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение «Способ подготовки ракообразных для переработки» № 2469542 от 20 декабря 2012 г.

Разработано программное обеспечение «Комплекс программ для обработки результатов ОКР при производстве мороженой продукции из крабов».

Получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009611074 от 18.02.2009 г.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Комплексные исследования крабового сырья в зависимости от попу-ляционной принадлежности.

2. Способ обработки крабового сырья УЗ при мойке и глазировании для повышения качественных показателей и выхода готовой продукции без применения фосфатов и увеличения ее срока годности.

3. Оптимизированный режим УЗ-обработки крабового сырья: продолжительность УЗ-воздействия в течение 16 мин при интенсивности УЗ-излучения 4 Вт/см , обеспечивающий максимальный выход готовой продукции с высокими качественными показателями.

4. Эффективность применения УЗ-обработки для улучшения качественных показателей и увеличения выхода варено-мороженой продукции из крабов по сравнению с пищевыми фосфатами.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: III Международной научной конференции «Рыбохозяйственные исследования мирового океана», Владивосток, 2005; Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов Мирового океана», Москва, 2005; Третьей Международной научно-практической конференции «Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки», Владивосток, 2008; Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов», Краснодар, 2008; Второй Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов», Москва, 2008; VIII Международной научно-практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество». Калининград: АтлантНИРО, 2011 г., на заседаниях технологической секции Ученого совета ФГУП «ВНИРО».

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 — в научных изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, 1 патент РФ, 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, включающих обзор литературы, объекты и методы исследований, экспериментальную часть, резуль-

таты исследований и их обсуждение, расчет экономической эффективности от внедрения разработанной технологии и практическое использование результатов исследований, выводы и список использованной литературы. Работа изложена на 129 страницах печатного текста, содержит 20 таблиц, 26 рисунков и 12 приложений. Список литературы включает 172 наименования, в том числе 26 зарубежных авторов.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ КРАБОВ

1.1 Сырьевая база и ассортимент продукции

Ракообразные в России издавна привлекали к себе внимание человека, являясь значительным источником белка животного происхождения.

Особое место в ассортименте продукции из ракообразных занимает продукция из крабов, доля которой в общем объеме выпуска составляет более 18,0 % [Статистические сведения ..., 2011].

В настоящее время 90,0 % вылова и переработки крабов в России приходится на Дальневосточный регион, где основными районами краболовства являются Приморский край, Камчатская и Магаданская области.

Добыча крабов осуществляется специально оборудованными судами, оснащенными ловушками различных типов (стандартные конусные, прямоугольные с раскладывающимся каркасом и с жесткой конструкцией, пирамидальные), которые позволяют вести вылов крабов на разных глубинах [Долгов, 2002].

Отечественным промыслом осваиваются преимущественно шельфовые виды крабов, к которым относятся камчатский, синий, волосатый, колючий и крабы-стригуны - опилио и бэрди. Глубоководных крабов, в первую очередь, равношипого, начали добывать в начале 90-х гг. с появлением специализированных судов, оснащенных глубоководными ловушечными комплексами.

Для России продукция из крабов является одной из постоянных статей экспорта - около 14,0 % выручки от экспорта продукции из других видов водных биоресурсов (доля крабов в общем объеме вылова рыбы и морепродуктов составляет около 1,0 %), что позволяет рассматривать рынок крабов и продукции из них как самостоятельный.

Основными странами, импортирующими российскую крабовую продукцию, являются Япония, США и Нидерланды - 55,6 %, 33,3 % и 5,1 % со-

ответственно российского экспорта, основную долю которого составляет мороженая продукция - до 73,5 % [Госкомстат России, 2010].

К наиболее важным в промысловом отношении относятся камчатский краб (Paralithodes camtschaticus), равношипый (Lithodes aequspina), синий (Paralithodes platypus), крабы-стригуны: берди (Chionoecetes bairdi), красный (японикус) (Chionoecetes japonicus) и опилио (Chionoecetes opilioelongatus). Их доля в суммарном вылове в 2010 г. составила в среднем 13,9 %\ 7,5 %; 7,3 %\ 5,5 %\ 9,1 % и 51,5 % соответственно, о чем свидетельствуют данные, представленные в таблице 1.

Таблица 1 - Вылов крабов по видам в Российской Федерации*, тонн

Вид краба Годы

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Всего: 42126 32205 32986 41929 46446 42288 37527 39877

в том числе по видам:

волосатый 134 5 16 45 96 136 6 1

камчатский 8413 3266 5449 14820 16231 11423 8514 5545

колючий 249 155 225 363 302 269 329 763

равношипый 1789 982 2220 1710 2232 2886 2906 3007

синий 3504 2391 4024 4587 4831 4774 3267 2915

стригун 27987 25406 21014 20404 22706 22797 22505 27646

в том числе по видам:

ангуляту