автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Обоснование принципов регулирования технологии многокомпонентного кормовых продуктов из гидробионтов

РГ5 ОД 1 1 НОВ «26

На правах рукописи

Перебейнос Анатолий Васильевич

ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ КОРМОВЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ГИДРОБИОНТОВ

Специальность 05.18.04. - технология мясных,

молочных и рыбных продуктов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1996

Работа выполнена в Дальневосточном государственном институте рыбной промышленности и хозяйства (техническом университете)

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Т.М. Сафронова

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Быков В.П.

доктор технических наук, профессор Боресков В.Г.

доктор технических наук, профессор Мглинец А.И. Ведущая организация: АО "Дальрыба"

Защита диссертации состоится " 25 " ноября 1996 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 063.46.01 при Московском государственном университете прикладной биотехнологии по адресу: 109316 г. Москва, ул. Талалихина, 33

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета прикладной биотехнологии

Автореферат разослан " 17 " октября 1996 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор И.И. Протопопов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Ограничение ресурсов морских гидробионтов обуславливает необходимость изыскания новых источников получения пищевых и кормовых продуктов. Существующие технологии переработки морских рыб, беспозвоночных и водорослей не в полной мере обеспечивают их безотходное, экологически чистое и экономически оправданное использование. Часть отходов гидробионтов, в том числе беспозвоночных и водорослей, не используется, а их уничтожение технически сложно, ведет к загрязнению окружающей среды и является энергоемким. Приготовление большинства кормовых продуктов базируется на относительно жестких технологических режимах, возможность регулирования которых изучена не достаточно, а установленные нормативной документацией номенклатура показателей и уровень качества отстают от современных требований к кормовым продуктам, как компонентам комбикормов для сельскохозяйственных животных, птиц и аквакультуры рыб.

В то же время фундаментальные исследования в области переработки теплокровных животных и гидробионтов, развитые в работах Акулина В.Н., Боевой Н.П., Быкова В.П., Большакова A.C., Журавской Н.К., Му-катовой М.Д., Подкорытовой A.B., Ржавской Ф.М., Рогова И.А., Сафро-новой Т.М., Слуцкой Т.Н., Харенко E.H., Шендерюка В.И., Datchielies D., Chapman K..W. и других отечественных и зарубежных ученых, позволяют выявить основные аспекты решения проблемы технологии кормовых продуктов из гидробионтов. Управление их функционально-технологическими свойствами, экономическими и экологическими показателями может быть решено с учетом потребностей рынка в кормах для сельского хозяйства и аквакультуры дифференцированно по виду и возрасту объекта выращивания; достяжений в области средств и способов формирования и сохранения качества продукции; обновления сырьевой базы; особенностей отечественного парка технологического оборудования; создания новых видов кормовых продуктов и др.

В связи с изложенным регулирование функционально-технологических свойств кормовых продуктов, экономических и экологических показателей технологией их производства относится к актуальным задачам, решение которых имеет теоретические предпосылки.

Научной основой решения проблемы является подход к функционально-технологическим свойствам кормовой продукции из гидробионтов как фактору дифференцированного назначения (сельское хозяйство и аквакуль-тура; стартовые и продукционные корма), регулируемому технологическими приемами: комбинированием видов сырья; условиями хранения; режимами тепловой и ферментативной обработки и использованием средств и методов сохранения и восстановления качества.

Цель работы - научное и экспериментальное обоснование закономерностей регулирования технологии новых и традиционных кормовых продуктов из гидробионтов для изменения их функционально-технологических свойств.

Задачи работы. Достижение поставленной цели исследований обеспечивается решением следующих задач:

- анализ современного состояния производства кормовой продукции и выявление возможностей его регулирования;

- совершенствование технологии традиционных кормовых продуктов из гидробионтов в условиях производства;

- исследование путей восстановления качества нестандартной кормовой муки;

- обоснование и разработка технологий многокомпонентных кормовых продуктов;

- изучение функционально-технологических свойств кормовой продукции из гидробионтов,как компонента комбикормов.

Научные положения, защищаемые диссертацией. Обоснованность:

- принципа повышения качества и выхода готовой продукции на промышленных рыбомучных установках;

- физико-химических методов восстановления качества нестандартной кормовой муки;

- принципов технологии новых многокомпонентных кормовых продуктов из животных и растительных гидробионтов;

- способов доведения функционально-технологических свойств кормовых продуктов до уровня качества компонентов комбикормов для сельскохозяйственных животных и рыб в аквакультуре.

Научная новизна работы. Научно обоснованы закономерности совершенствования производства традиционных и создания технологии многокомпонентных кормовых продуктов из гидробионтов, позволяющие регулировать их функционально-технологические свойства в соответствии с требованиями к качеству компонентов комбикормов для аквакультуры и сельского хозяйства.

Аналитически установлено несоответствие уровня и номенклатуры показателей качества кормовых продуктов в действующих НД современным требованиям к ним, как к компонентам стартовых и продукционных комбикормов в сельском хозяйстве и аквакультуре.

Научно обосновано, что в промышленных условиях повышение выхода и качества кормовой муки и жира целесообразно осуществлять варьированием температуры и продолжительности предварительной термической обработки полуфабрикатов, режимов хранения сырья и готовой продукции, применением различных композиций поверхностно-активных веществ, антиокислителей, консервантов и синергистов.

Установлены закономерности восстановления качества нестандартной кормовой муки снижением содержания продуктов окисления и полимеризации липидов физико-химическими методами воздействия.

С формулированы научные принципы технологии новых кормовых продуктов, состоящие в комбинировании морского животного и растительного сырья, предварительной ферментации многокомпонентной смеси, купажировании и термообработке рыбных жиров и раститедьных масел.

Научно обоснована расширенная номенклатура показателей и более высокий уровень качества, обеспечивающий заданные функционально-технологические свойства кормовой продукции,как компонента комбикормов.

Практическая значимость работы. На основе анализа и обобщения результатов научных и экспериментальных исследований разработаны и предложены:

- режимные параметры тепловой обработки сырья при производстве кормовой муки и жира на промышленных рыбомучных установках, повышающие выход и качество продукции;

- технологии новых многокомпонентных кормовых продуктов (белковых сухих и жидких, рыборастительного жира), расширяющие ассортимент и улучшающие качество продукции за счет комбинирования сырья, последовательности процессов и параметров технологических режимов;

- дополнительные показатели качества кормовых продуктов (характеристика липидов, белков, органолептические свойства, степень измельчения), обеспечивающие заданный уровень качества. Новизна технологий, разработанных на основе выполненного исследования, подтверждена патентами и авторскими свидетельствами.

Реализация результатов исследований. Разработана и утверждена нормативная документация: Изменение №1 к технологической инструкции ТИ 156-77 по производству кормовой муки из криля (утв. 10.08.78 г.); Изменение № 1 к технологической инструкции по хранению и транспортировке кормовой муки из рыб, морских млекопитающих и ракообразных, утвержденной 12.07.71 г.,: Рецепт ЛД-Пп комбикорма пастообразного для выращивания дальневосточных лососей массой от 5 до 15 г; Рецепт ЛД-Пс комбикорма пастообразного стартового для выращивания дальневосточных лососей массой до 5 г; Рецепт ЛД-Вс комбикорма влажного стартового для выращивания дальневосточных лососей массой до 5 г; Рецепт ЛД-Вп комбикорма влажного продукционного для выращивания дальневосточных

лососей массой от 5 до 15 г (утв. 23.12.83 г.); ТУ 15-578-83 "Комбикорма для дальневосточных лососей"; ТИ 15-069-83 "Технологическая инструкция по производству комбикормов для дальневосточных лососей"; "Технологическая инструкция по производству муки и жира из морского сырья прессово-сушильным способом" (ТИ от 20.12.88 г.); ТУ 15.01 (опытная партия) с 01.01.92 до 01.01.95 г. "Жир кормовой рыбораститель-ный и рыбный"; ТИ от 01.01.92 г. "Технологическая инструкция по изготовлению рыбного жира кормового"; ТУ 15.01. (опытная партия) с 01.01.92 до 01.01.95 г. "Кормовая рыбоводорослевая добавка сухая"; ТИ от 01.01.92 г. "Технологическая инструкция по производству сухой кормовой рыбо-растительной добавки (СРКВД)"; ТУ 15-01 (опытная партия) с 01.01.92 по 01.01.95 г. "Кормовое молоко и сливки"; ТИ от 01.01.95 г. "Технологическая инструкция по изготовлению кормового молока и сливок".

Технологии производства указанных видов продукции прошли испытания и внедрены на Тепловском рыборазводном заводе Амуррыбвода, в АО "Южморрыбфлот", АО "Находкинская база активного морского рыболовства", в Научно-внедренческой фирме "Arpo" (Находка) и научно-производственной компании "Дискавери" (Владивосток), в учебном хозяйстве Приморской сельскохозяйственной академии (Уссурийск) и на птицефабриках, свинокомплексах и рыборазводных заводах Приморского края и Бурятской автономной области. Получен значительный экологический и экономический эффект за счет рациональной комплексной переработки сырья и утилизации отходов. Результаты работы использованы в учебном процессе Дальневосточного государственного института рыбной промышленности и хозяйства (технического университета) в лекционных курсах, учебных пособиях, методических указаниях к лабораторным и практическим занятиям, НИРС и УИРС.

Апробация работы. Материалы представлены и доложены на следующих международных конференциях, семинарах и выставках: на Всекитай-

ской ярмарке (Харбин, 1991); в специализированных фирмах КНР по переработке зерновых и масел (Дунин, 1991); на Международной научной конференции "Проблемы качества потребительских товаров и коммерческая деятельность в условиях рынка" (Владивосток, 1995); Юбилейной научной конференции "50 лет Дальрыбвтузу" (Владивосток, 1996); всероссийских (всесоюзных) научных и научно-технических конференциях и совещаниях: "Проблемы комплексной переработки криля" (Калининград, 1979); "Теоретические и практические аспекты применения методов физико-инженерной механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств" (Москва, 1982); "Производство и использование хитина и хитозана из панциря криля и других ракообразных" (Владивосток, 1983); "Морфология, структура популяции и проблемы рационального использования лососевых рыб" (Ленинград, 1983); "Научные исследования в области изучения Мирового океана" (Владивосток, 1983); "Актуальные проблемы морской медицины" (Владивосток, 1988); "Интенсификация технологических процессов рыбной промышленности" (Владивосток, 1989); и на более чем 20 различных конференциях (1986-1996); на научно-технических советах: АО "Находкинская база активного морского рыболовства" (Находка, 1990-1993), АО "Южморрыбфлот" (Южноморской 1987-1994), научно-внедренческом предприятии "Фирма Arpo" (Находка, 1991-1996), научно-производственной компании "Дискавери" (Владивосток, 1992-1996); на заседаниях ученого совета ТИНРО-центр (Владивосток, 1976-1985) и Дальрыбвтуза (технического университета) (1990-1996).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 64 печатных работы, из них одна монография; 6 патентов РФ и авторских свидетельств, одна заявка на патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, методическую и экспериментальную части (4 главы), выводы, список литературы и приложения. Работа изложена на 331 стр., включает

90 табл., 72 рис., 401 литературный источник. Приложения содержат 77 стр., где приведены: список нормативной документации, разработанной и утвержденной в результате научно-исследовательских работ; документы о производственных и биологических испытаниях кормовых продуктов; расчеты экономической эффективности, таблицы коэффициентов установленных математических закономерностей.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы.

В первой главе "Научные и практические предпосылки создания рациональных технологий кормовых продуктов из морских гидробионтов и отходов от их переработки" (обзор литературы), анализируется современное состояние вопроса, исследованное Акулиным В.Н., Богдановым В.Д., Быковым В.П., Горбатовым A.B., Канидьевым А.Н., Мукатовой М.Д., Ржавской Ф.М., Роговым И.А., Сафроновой Т.М., Слуцкой Т.Н., Харенко E.H., Шендерюком В.И., Barners P.J., Rodgers J.L. и др. Показана необходимость расширения ассортимента и увеличения объемов производства кормов из гидробионтов, пути совершенствования существующих и разработки новых технологий, повышения качества и использования новых кормовых продуктов в комбикормах.

Маркетинговые исследования производства и использования кормовой продукции из гидробионтов позволили установить, что при мировом объеме выпуска кормовой муки 6-7 млн т имеется тенденция снижения производства при ненасыщенности рынка для сельского хозяйства и аквакульту-ры. При объеме производства кормовой рыбной муки в России около 0.2 млн т потребность составляет более 1.0 млн т. Оценка современного состояния производства и использования рыбных жиров показала, что при объеме производства в мире жиров из гидробионтов более 1.5 и в России менее 0.2 млн т имеется дефицит ветеринарных жиров, попытка компенсировать который продукцией технических сортов иногда приводит к отри-

цательным результатам вследствие загрязненности хлорорганическими пестицидами и токсинами сырья.

Установлено, что рыбной промышленностью из гидробионтов вырабатываются в основном однокомпонентные кормовые продукты способами: замораживания,сушки,консервирования кислотами или поваренной солью, вытопки жира и др. Производство двух - и многокомпонентных кормовых продуктов, например, одновременное использование отходов рыбных и водорослевых, жира рыбного и отработанного растительного масла, предположительно улучшит экономические и экологические показатели работы предприятий по переработке гидробионтов, расширит ассортимент и увеличит объем кормовой продукции для сельского хозяйства и аквакультуры. Приведенные данные позволяют обосновать возможность: регулирования технологическими параметрами производства функционально-технологических свойств одно- и многокомпонентных кормовых продуктов, улучшения номенклатуры показателей качества и более строгой регламентации их значений, отвечающих требованиям к кормовым продуктам, как компонентам комбикормов в сельском хозяйстве и аквакультуре.

В результате анализа литературных данных сделано заключение о необходимости и возможности повышения эффективности использования морских гидробионтов в производстве кормовых продуктов нового поколения, что позволило сформулировать цель и задачи настоящей работы.

Во второй главе "Объекты и методы исследований" показана схема методологического подхода и организации исследований по этапам выполнения работ (рис. 1).

В качестве объектов исследований были выбраны: традиционные виды сырья, применяемые для производства кормов (пастообразных, влажных и сухих), известные, но недостаточно используемые виды гидробионтов и отходы от их переработки (стихей, аганомал, бычки), новые виды сырья и отходы от реализации новых технологий (фарш сурими, филе подпрессован-ное), модельные и натуральные кормовые продукты и комбикорма для объектов выращивания в сельском хозяйстве и аквакультуре.

Аналитическое исследование литературы

Рис. 1. Схема проведения исследований

Органолептическая оценка осуществлялась по пятибалльной градации, разработанной нами. Общехимический состав определяли стандартными методами, а также по инструкции фирмы "Янако" (белок аминокислотный и жирно-кислотный составы), на электровлагомере Ф-8 тип 2111 (вода), на спектрофатометре фирмы "Нипон Джерал Аш" (минеральный состав); кислотное число жиров и масел стандартным и бесспиртовым, уточненым нами способом.

Исследования проводились с помощью математических методов планирования экспериментов. Описание процесса представляли в виде системы уравнений, связывающих функции отклика с влияющими факторами. При значимости коэффициентов регрессии и адекватности уравнений с доверительной вероятностью 0.95 и 3 степенях свободы, по величине коэффициентов и их значению устанавливали влияние факторов на функцию отклика.

Для анализа результатов исследований и вывода математических зависимостей использовали компьютерную обработку данных методом наименьших квадратов, а также на ПК (IBM-compatible) по программе Origin (v2.0) Software by Dr. Chao-Ping Yang. Copyright © 1991, 1992. Micro Cal, Inc. Для обеспечения надежности результатов в технологических разработках и научных экспериментах принята доверительная вероятность Р=0.90 и доверительный интервал 10%, в случае определения биологических и микробиологических характеристик - Р=0.95, а органолептических показателей Р=0.85.

В третьей главе "Совершенствование технологии традиционных кормовых продуктов" приведены данные по улучшению показателей качества кормовых продуктов, усовершенствованию технологии кормовой муки и жира в промышленных условиях. Представлены основные характеристики сырья, используемого в исследованиях: бычки, минтай, камбала, криль, терпуг и отходы от их разделывания и сортирования.

Серьезным препятствием при использовании морского сырья для приготовления кормовой муки является нестойкость его в процессе хранения до переработки. В связи с этим исследованы различные режимы хранения криля сырца на судне (южная часть Тихого океана) (рис. 2).

В результате исследований установлено, что применение низкотемпературных режимов хранения криля оказалось эффективным и согласуется с современной теорией Быкова В.П. (1992) холодильного хранения гидробионтов, что позволяет их рекомендовать для практической реализации.

Рис. 2. Характеристика криля сырца при режимах хранения: 1 - на палубе (0±5 °С), 2 - в подпалубных бункерах (О °С), 3 - в полиэтиленовых ящиках (14 °С), 4 - в полиэтиленовых ящиках с добавлением льда (О °С)

Для повышения качества и выхода кормовой муки из рыбных отходов в лабораторных условиях исследовали влияние температуры и продолжительности тепловой обработки (табл. 1).

Таблица 1

Качество и выход кормовой рыбной муки,выработанной прямой сушкой (X) - продолжительность, X: - температура)

Показатели сырье Режимы варки, Х,,мин Хг,'С Закономерности изменения показателей

5 80 20 80 5 95 20 95

Органолептические, баллы:

запах 5 2,2 2,1 2,2 1,8 у=2,10-0,12х,-0,075x2

цвет 5 2,2 2,3 1,8 1,6 у=1,95-0,075х,-0,27 х2

Массовая доля веществ*, %

жир 17,0 17,2 17,2 16,5 17,2 у=17,02+0,18х,-0,18x2

белок 55,6 53,9 56,9 57,0 54,6 у=55,6+0,15x1+ 0,20x2

Качество липидов муки, числа:

кислотное, мг КОН/г 5,4 8,5 5,9 8,6 6,8 у=7,45-1,10х| +0,25 х2

перекисное, % иода 0,05 0,21 0,23 0,11 0,18 у=0,18+0,02x1-0,04x2

Выход муки, * % 28,2 23,3 26,7 26,3 у=26,10-1,30X1+0,37 хг

* в пересчете на 10 % содержание воды в муке

Выявлена закономерность ухудшения цвета и запаха с ужесточением режима обработки, а химический состав, качество липидов и выход муки описывается более сложными уравнениями. Выбор лучшего технологического режима по параметрам продолжительности и температуры варки (5 мин при 95 °С) позволил увеличить в экспериментальных работах выход муки до 26,7% (при нормативном 24 %).ее качественные показатели описываются установленными закономерностями.

Исследования технологических режимов в заданных пределах на модели рыбомучной установки (РМУ) прямой сушки в вакуум-сушильном аппарате (ВСА), БМРТ типа "Маяковский" позволили перейти к производственным испытаниям. В результате была получена кормовая мука с высокой массовой долей жира - 13.67%, содержащей насыщенных - 37.70, мононенасыщенных - 39.47, полиненасыщенных жирных кислот - 22.76 % к их сумме. Высокие кислотное (51.11 мг КОН/г) и перекисное числа (0.89% иода), содержание оксикислот (6.85%) свидетельствуют о начале окислительных процессов липидов уже на первых стадиях производства кормовой муки. Эти закономерности обусловлены высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот в жире, что в сочетании с активностью ферментов в криле приводит к быстрой порче муки. Таким образом, апробация установленных режимов (см. табл. 1) не позволяет рекомендовать способ прямой сушки для переработки криля.

Для выявления закономерностей изменения функционально-технологических свойств кормовой муки и жира от технологических режимов производства использовали прессово-сушильный способ производства. Кроме регулирования параметров режима варки использовались различные добавки. На модельной установке (РМУ А1-ИЖР) исследовали одновременное влияние на показатели качества рыбной кормовой муки и жира изменения температуры и продолжительности варки сырья, применения хи-тозана и НПАВ (ОС-20) как сорбентов липидов (табл. 2).

Таблица 2

Качество и выход рыбной кормовой муки и жира, выработанных прессово-сушильным способом (Х| - продолжит., Хг - темпер.)

Показатели

С

ы Рь

Режимы варки,

хс

контроль

5

80

22 80

5

95

20 95

с добавкой:

5

80

20 95

ОС-20

5 80

20

5

95

20 95

Органолептические, баллы:

5 3,4 | 3.0 | 2,9 | 3,5 у=3,2+0,075x1 2,5 | 3,0 | 2,9 | 2,95 у=2,7+0,025x1+ 0,2X2

9,7 | 14,71 10,б| 7,1 у=10,5+6,37x1-1,67X2 57,61 54,61 53,61 57,7 у=55,9+6,28x1-0,23x2 Качество липидов муки**, числа:

Массовая доля* жира

белок

17,0 55,6

кислотное

перекисиое

Выход*: муки

жира

I

10,05

10,9 7,7 | 7,8 | 8,8

у=8,8-2,2x1-0,5x2 0,591 0,001 0,341 0,10 у=0,26-0,21Х1-0,098x2

16,41 19,01 12,31 17,0 у=16,4+2,05х|-1,05X2 42,9112,5137,4158,2 у=35,2-2,4Х1+10,1x2

4.6 | 4,1 | 4,5 | 4,3 у=4,3-0,19x1+6,012X2

4.7 | 4,4 | 4,7 | 4,6 у=4,4-0,75x1+0,05x2

2,6 | 12,01 13,31 15,8 у= 10,6+2,9x1+ 3,6X2

56.8 152,1 | 53,41 54,3 у=54,15-0,95x1-0,55x2

6,0 | 5,6 | 5,8 | 5,6 у=5,75-0,15X1-0,05X2 0,0010,2410,4210,06 у=0,18-0,03Х1+0,06X2

17.9 ] 19,01 15.01 17,9 у= 17,4+1,0x1-1,0x2

84,71 29,41 21.8 [ 7И у=35,7-17,5x1-21, Зхз

4,251 4,3 | 4,2 | 3,95

у=4,2-0,05x1-0,01x2 4,251 4,15 | 4,25 | 4,2 у=4,2-0,37Х1+0,012x2

15.01 12,9 | 16,2 | 13,9

у=14,5-0,05x1+0,55x2 53,21 50,4 | 53,3 | 54,1 у=52,75-0,5x1+0,95X2

8,6

8,6

9,4 | 9,4

У=9,0

I,27| 1,48 | 0,54 | 0,47 у=0,94+0,035Х1-0,44x2

20,01 21,6 | 17,0 | 23,2 у=20,4+1,35x1-0,35x2

II,8| 24,1 | 4,7 | 18,2 у=11,7+2,45x1-3,25x2

е

* - в пересчете на 10 % содержания воды в муке, ** - кислотное число в мг КОН/г, перекисиое число в % иода.

Выявлена закономерность улучшения органолептических показателей в случае добавления хитозана или ОС-20 при варке сырья (см. табл. 2)

Биологические испытания подтвердили целесообразность производства кормовой муки из криля, приготовленной усовершенствованными способами. Рекомендуемая технологическая схема производства кормовой

муки из криля прессово-сушильным способом прошла производственную проверку и внедрена на судах АО "Дальрыба", экономический эффект получен за счет повышения выхода и качества муки.

Представлялось целесообразным исследовать изменение функциональ-но-технологичесих свойств кормовой продукции, выработанной центри-фужно-сушильным способом на модели установки.оснащенной осадитель-ной трехфазной центрифугой Н8-24ТЯ (супердекантатор японской фирмы 1Н1). За счет применения таких центрифуг, разделяющих термически обработанное сырье, образуется три фазы: жир, вода и белковая паста, исследование выхода и качества которых осуществляли при температуре от 80 до 95 °С и продолжительности обработки от 5 до 20 мин с применением добавок и без них (табл. 3).

Таблица 3

Выход и качество кормовой рыбной муки, выработанной центрифужно-сушильным способом (X: - продолжительность, Х2 - температура)

Показатели

С ы

рь

е

Режимы варки, -^."ин

А',с

Контроль

5 80

20 80

22 95

С добавкой:

20 80

5

95

20 95

НПАВ ОС-20

5 80

20 80

5

95

20 95

Органолептические, баллы: запах I 5

3,7 | 3,4 | 3,5 | 3,7 у=3,55-0,012Х1-0,012X2 4,4 | 4,0 | 4,2 | 4,3 у=4,2-0,075x1+0,025x2

Массовая доля* жира

117,0 16,0114,5 (16,3| 16,3 у=15,9-0,37х|+0,45x2 белка | 55,6 53,4154,5158,0154,0

у=54,98-0,73x1+1,025X2 Качество липидов муки, числа**:

кислотное

перекисное

5,4 10,05

Выход*:

муки

жира

0,42113,51 9,7 110,7

у=14,2-2,15X1-4,3X2 0,1610,4710,6610,80 у=0,43-0,02x1+6,84X2

21,11 25,7126,0121,0

у=23,4-0,1x1+0,05x2 5,9 | 14,71 4,1 | 4,1 у=7,2+2,2x1-3,1X2

4,2 | 4,8 | 4,6 | 4,6 у=4,5+0,075Х1+0,12x2 4,6 | 4,7 | 4,8 | 4,5

у=4,6-0,06x1+0,012X2

12,7116,2| 6,9 113,7

у= 12,6+2,6x1-2,1X2

55,41 54,61 54,71 55,9 у=55,15+10x1+0,12x2

11,7| 14,0| 11,2| 9,1 у=11,5+0,05x1-1,35x2 0,811 1,1810,3010,22 у=0,77-0,22x1-0,33x2

26,7125,3129,2125,3

у=26,6-1,3x1+0,6x2 25,31 4,7 | 59,41 19,4 у=27,2-15,1Х1+12,2x2

4,6 | 4,8 | 4,6 | 4,8 у=4,7+0,12x1+0,025x2 4,6 | 5 | 4,6 | 4,9 у=4,75+0,16X1-0,04X2

10,31 16,71 14,7| 14,3

у= 14,0+0,5x1-0,5x2 57,5159,0160,9163,5 у=60,23+1,03x1 + 1,98X2

13,2110,51 9,8 | 9,9 у=10,85-0,65Х1-1,0X2 0,4610,3310.481 у=0,37+0,098x1+0,033x2

24,3128,0122,6125,7 у=25,0+18,05x1-1,15x2 39,4| 1,8 | 13,5115,9 у=17,6-8,8x1-2,9x2

5

Примечание: * - в пересчете на 10 % содержания воды, ** - кислотное число в мг КОН/г, перекисное число в % иода.

Установлена зависимость содержания жира в продукте от температуры обработки сырья, что позволяет снижать его на 2-3%. Выход кормовой муки составил - 23.4-26.6 %.

Однако известная изменчивость характеристик кормовых продуктов в процессе хранения определила дальнейшие исследования: оценку качества продукции в течение 12 мес. Результаты исследования показателей производственных образцов кормовой рыбной и крилевой муки в процессе ее храпения приведены на рис. 3.

-J

i,í2= N

,_ у=А0+ •-1---1 --- — •х'+АЗ'х' ------

VfsJ^j п

к рн

1 < i

у«А0 + А1*х+А2"х'

2 проАл* ,1Те&ность §ра неия^ее ^

2 Продуценте.Юность ípn'emW. «с 12

1 70 71 y»A0 •А1*х+/ 7»И*А\«.>__I

6» -59- К 2

4СГ - зо- - 3 - _—Л

't --—

5 Уяао+а1 m

i, í 1

^ l-i -j—

г

8U ~1 ^JhLisi —,—1—.—1—,—1—,——ь-

Продолжительность хранения, м

к V=A 0+А1*х A2*x<

ь к l/1 2

t ^ / ■ i 3

P feas -- -4-

4 1 y. m A0+A1 ■x+A2,x +A3**' KA4*X'

/

\ 1 ь

к/ ч

/ -"í

. /- L 1 Г1

......i

Проя^.т*ит«л ность ' мес 1

0*Afx /

\ /

л

1 - -4

——■-f^^T-N

H

2 Про|олжите$ ьность^ракен/iS, мес

-L

— у=А0+А1'х+Л2*х»+-АЗ*х>

Продолжит«льяоеть дран«

Рис. 3. Показатели качества в процессе ~ хранения различных видов кормовой муки: а и б - из рыбных отходов; в и г - из криля, выработанной 1 и 2 - прессово-сушильным способом, 3 и 4 - прямой сушкой, 1 и 4 - с применением АО (БОТ), 2 и 3 без АО

Анализ результатов применения растворов хитозана из морских гидро-бионтов (см. табл. 2 и 3) свидетельствует об его эффективности (A.C. 1549064) для повышения биологической ценности кормовых продуктов за счет увеличения содержания азотистых веществ, полиненасыщенных жирных кислот, выхода кормовой муки при обработке гидробионтов прессово-сушильным или центрифужным способами производства.

Характер кривых указывает на снижение качества по всем исследуемым признакам. Наиболее интенсивно происходило накопление и снижение количества ненасыщенных жирных кислот в образцах с высоким содержанием липидов (см. рис. 3). Накопление перекисных соединений происходило через экстремумы, что связано с лавинообразным характером процессов их образования и распада в соответствии с современной теорией вырожденно-развлетвленных цепных реакций Семенова H.H., уточненной Гольденбергом В.И. (1995).

В образцах с меньшей массовой долей липидов процессы порчи происходили медленнее. Следовательно, необходим дифференцированный подход к нормированию продолжительности хранения кормовой муки.

Например, по данным рис. 3, продолжительность хранения кормовой муки с массовой долей липидов менее 12% для стартовых и продукционных комбикормов в аквакультуре дальневосточных лососей целесообразно ограничивать до 4 и 6 мес. соответственно. Для сельскохозяйственных животных и птиц продолжительность хранения такой продукции может составить 12 мес.

Также производилась оценка качества кормовых мороженых фаршей из отходов рыб и ракообразных в процессе хранения при температуре минус 18 °С, жира ветеринарного и порошка " из ламинарии при 10 °С (рис. 4).

Изменение качественных характеристик фаршей, водорослевого порошка и жира ветеринарного (см. рис. 4) оказалось сопоставимо с закономерностями, установленными для хранения кормовой муки: накопление свободных жирных кислот, снижение степени ненасыщенности жирных кислот, интенсификация запаха окисленных липидов, повышение интенсивности темной окраски и экстремально изменяется содержание перекисных соединений.

1ькость хранениа.

Продолж1гг«льнось хранения, ы

Рис. 6. Показатели качества различных кормовых продуктов в процессе хранения: а и б - фаршей кормовых мороженых, 1-2 - рыбного, 3 и 4 крилевого; в и г - порошка из ламинарии (1 и 2), жира ветеринарного (3 и 4); 1-4 - образцы разного качества

Таким образом, научно обоснованы для производственных РМУ технологические режимы: варьированием температуры и продолжительности тепловой обработки полуфабриката; режима хранения сырья и кормовой продукции; применение различных композиций добавок. Установлены режимные параметры варки сырья при производстве кормовой муки и жира, повышающие выход и качество продукции. Выявлены закономерности изменения качества кормовых продуктов из гидробионтов на судовых и береговых промышленных установках, для муки: способы - прямой сушки,

прессово-сушильный и центрифужный; для жира: вытапливанием и разделением на трехфазных супердеконтаторах.

В четвертой главе "Исследование путей восстановления качества кормовых продуктов" приведены данные по удалению липидов из гидробионтов органическими растворителями, и воздействию на них физико-химическими методами.

В отличие от растительных масел полное удаление липидов из морского сырья затруднено разнообразием их фракционного состава и противоречивым требованием полного обезжиривания с одновременным сохранением питательных свойств белковых веществ. В экспериментальных условиях определяли влияние на эффективность обезжиривания температуры экстрагента и скорости его прокачивания, структуры экстрагируемого материала. Результаты исследований свидетельствуют о целесообразности экстрагирования при температуре,близкой к точке кипения растворителя,и увеличения скорости его прохождения через экстрагируемый материал (рис. 5).

Рис. 5. Эффективность обезжиривания кормовой крилевой муки: а -температура экстрагента и скорость его прохождения при 0,25х10-3 лхс->: 1 -76°С и 2 - 18°С; То же при 76°С - 3 - скорость прокачивания 0,25xl0 3 и 4 -0,5xl0-J; б - структура муки (A.C. 972681)

На основании результатов исследований нами предложено характеризовать экстракцию липидов из гидробионтов показателем эффективности Ээ, зависящим от: типа растворителя, выраженного коэффициентом К1=1 (для этанола); продолжительности процесса Кг [ч]; температуры Кз [°С] и скорости прохождения экстрагента - Кц [кгх106/ч]; кратности использования растворителя, К5=1, двух- или трехкратной мисцеллы - К5=2 или 3; количества удаленных липидов Кб=К,гКк; структуры частиц материала - К? [мхЮ'3] и массовой доли воды в них Кй=3. Показатель Ээ предлагается вы-

'Сол

_ К.К,КзК,К5К6 ражать формулой: Ээ =-—-

К Р М ° %

эффективного режима составляет 3.01 х I О-3, а Ко=4.48х10-5

. Установленно, что Ээ для °С<>л

К Р%

. Также

установлена зависимость остаточной массовой доли липидов (х) в обезжиренной муке от диаметра ее частиц (у) (см. рис. 5, б).

Применение установленных закономерностей позволило усовершенствовать технологическую схему приготовления обезжиренной кормовой муки из гидробионтов (A.C. 972681), которая реализуется на отечественных установках НД-1250 и на импортных - "Де Смет", "Миаг". Сравнение качества кормовой муки из гидробионтов экстракционного способа производства (с соевыми концентратами) согласуется с данными Рогова И.А., Жаринова А.И. (1995) о высокой биологической ценности обезжиренных белковых продуктов.

Полное удаление липидов, имеющих высокое качество, из кормовой муки не всегда целесообразно. В то же время испытано несколько физико-химических способов воздействия на кормовую муку для удаления из нее продуктов порчи липидов при промывке ее водой. Установлена зависимость эффективности обработки от следующих факторов: продолжительности (30-180 мин) и температуры промывной воды (20-60 °С), величины гидромодуля (1:4-1:10). Массовая доля белка и липидов в промытой муке

оставалась на исходном уровне, что позволяет рекомендовать выпускаемые отечественной промышленностью аппараты УПХА-Р8 и ультразвуковые излучатели УМС-8 к ним для обработки кормовой муки с целью повышения ее качества. Экспериментально показано, что эффект снижения кислотного и перекисного чисел липидов муки при обработке ее с частотой Н=7.4 кГц составляет порядка 37 и 65 % соответственно, а при Н=3.5 кГц -около 10 и 57% при сохранении питательной ценности и улучшении орга-нолептических показателей кормовых продуктов. Однако даже интенсифицированный процесс промывки продолжается относительно долго - до 30 мин. Поэтому предположена возможность ускорения процесса нормализации липидной фракции кормовой муки различными добавками. Исследовалась эффективность действия на качество кормовой муки: солей аммония, жидкого и газообразного аммиака, щелочей, изопропанола, хитозана, карбамида, которые вводились как вещества, нейтрализующие или сорбирующие свободные жирные кислоты или соединения для селективной экстракции определенных фракций липидов. В экспериментах получен положительный эффект по отдельным показателям качества, но по интегрированным характеристикам применение гидродинамических систем типа ГАРТ, экстрагентов, пара, вакуума и др. в исследованных режимах оказалось малоэффективным для интенсификации промывки муки.

Для улучшения качества липидов кормовой муки из гидробионтов применением карбамида, его вносили в реактор, предполагая образование соединений свободных жирных кислот с аминогруппами карбамида и удаления продуктов реакции вместе с промывной водой из муки при фильтрации. Одновременно предполагалось при повышении температуры среды: разрушение перекисей и разложение на аммиак и углекислый газ карбамида, затем вступления аммиака в реакцию с жирными кислотами (рис. 6), что обуславливало их нормализацию.

Рис. 6. Качество липидов кормовой муки из криля (1-2) и из рыб (3-4) при промывке водой с добавлением карбамида (A.C. 997637) 1-4 образцы разного качества

Эффективность предлагаемого способа оказалась очень высокой: снижение кислотного и перекисного чисел липидов муки составило 35 и 100 -для муки из криля (рис. 6, кривые 1 и 2) и 38 и 80 % - для муки из рыбных отходов (рис. 6, кривые 3 и 4) соответственно.

Подтвердилось снижение содержания при нагревании перекисных соединений и эмульгирование жирных кислот в горячем водном растворе карбамида при интенсивном перемешивании в гидрокавитационных режимах. Немаловажно, что карбамид не токсичен в кормовых продуктах и используется, например, в форелевых комбикормах до 10 % к массе продукта как самостоятельный ингредиент. Нормализацию липидов кормовой муки оценивали показателем эффективности Эн, зависящим от: Ki - продолжительности;^ - температуры [°С]; Кз - соотношения фаз (гидромодуль); К4 - количества карбамида, %; К5 - размера частиц, м; Кн - коэффициента норма-

Ч°'С°% „ ,,

лизации при оптимальном режиме -; К - коэффициента градиента

м

качества, учитывающего изменение характеристики липидов муки, К=Кн-Кк, по показателям: кислотное, перекисное или йодное числа, цвет и запах. Тогда эффективность нормализации выразится форму-

К,К,К,К,К „ ^ . п2 Ч х" С х % лои:Э3= 2 . В рациональном режиме: Эм =0.5x10*-, для

К^ М

случая изменения показателя перекисного числа липидов муки с 0.62 до 0.32 % иода. Результаты определения эффективности нормализации и ее зависимости от различных факторов, например, от дозировки карбамида в пределах 0-10 %, представлены на рис. 7.

Эффективность нормализации зависит от количества добавляемого карбамида нелинейно (см. рис. 7), имеется активная зона при дозировании 2 % и 5 зона насыщения, что делает целесооб-р разным снижение доли карбамида до

т

§ 1-2 % к массе муки. Расчеты на ПК по-о» | казали, что отклонение эмпирического

га

„I ряда от теоретического в случае сте-

5

о пенной зависимости было меньше, чем i1 л

6 при линейной апроксимации, что под-2| тверждается коэффициентами парной

ф

§ корреляции.

Количество карбамида, % ^

Согласно технологии с применени-Рис. 7. Кислотное и перекис- ,

ное числа липидов, эффективность ем карбамида (A.C. 997637) выработа-

нормализации кормовой муки из ны партии кормовой продукции в

криля при ее промывании с добав-

„ „ „ _ с опытно-промышленных условиях.

лением разного количества кароа- у

мида Анализ аминокислотного и жирно-

кислотного составов, содержание макро- и микроэлементов, микробиологических показателей нестандартной и с восстановленным качеством кормовой муки позволил выявить изменение ее характеристик. Увеличение массовой доли аминокислот имело место за счет относительного повышения в муке белка вследствие потери части окисленных липидов, вымывания минеральных веществ. Так как азотистые вещества муки представлены в денатурированном виде, снижение содержания аминокислот не отмечалось. Жирно-кислотный состав рыбной и кри-

левой кормовой муки при восстановлении качества свидетельствует, что массовая доля насыщенных жирных кислот снижается с 32.43-37.70 до 27.67-31.46% к сумме ввиду большей их способности к эмульгированию, а нейтрализация и вымывание продуктов окисления видимо обусловили увеличение доли моно- и полиненасыщенных жирных кислот.

Возможность повышения качества готовой кормовой муки (в случае несоответствия предъявленным требованиям к кормам в сельском хозяйстве и аквакультуре) позволила внедрить способ на рыборазводном заводе Теп-ловский Амуррыбвода с экономическим эффектом за счет снижения отхода и повышения жизнестойкости молоди амурской кеты.

Следовательно установленные и научно обоснованные закономерности восстановления качества кормовой муки снижением содержания продуктов окисления и полимеризации липидов физико-химическим воздействием дают практическую возможность использовать нестандартную продукцию.

В пятой главе "Обоснование и разработка технологии новых кормовых продуктов" определяли возможность получения рыбоводорослевых сухих и жидких кормовых продуктов, жира кормового рыборастительного и рыбного.

Научно обосновывая технологию рыбоводорослевых кормовых продуктов, предусматривали выполнение ряда условий: осуществление безотходной переработки сырья; создание сухих и жидких кормовых продуктов с варьируемыми функционально-технологическими свойствами; разработки переналаживаемой (гибкой) технологии, где корректировка рецептур и режимных параметров технологических процессов могла быть осуществлена компьютером; возможность реализации разрабатываемой технологии на существующем оборудовании в судовых и береговых условиях.

Основным целевым продуктом по выходу в разрабатываемой технологии является рыбоводорослевая мука, а жидкие (заменители молока) - вторичными. В качестве водорослевого компонента сырья использовали два вида массовых отходов, различающихся по химическому составу и техно-

логическим свойствам: отходы анфельции от производства агара и отходы ламинарии от переработки водоросли на пищевые и медицинские цели.

Известные данные о высокой полезности кормовых гидролизатов послужили нам основанием введения в технологическую схему процесса одновременного ферментолиза (автопротеолиза) бинарного сырья (рыба-водоросль). Подпрессовые бульоны использовали без упаривания, регулируя по потребностям рынка состав и ассортимент кормовых продуктов. Содержание в отходах внутренностей рыбы комплекса протеолитических ферментов обеспечивает автопротеолиз сырья, а развитие производства ферментных препаратов, в особенности протеолитических ферментов крабов, служит обоснованием проводить ферментативную обработку рыбо-водорослевого сырья (рис. 8).

Рис. 8. Технологическая схема рыбоводорослевых сухих и жидких кормовых продуктов (Заявка №951150071/13 (025347) на пат. РФ). Пунктиром обозначено возможное компьютерное регулирование качества и выхода кормовых продуктов

Исследовали влияние температуры среды (22 и 37 °С) на эффективность автопротеолиза в модельных системах (МС) (табл. 4), которую оценивали по количеству аминного азота через 0, 7, 24, 31 и 48 ч экспонирования (рис. 9).

Таблица 4

Состав МС % массы смеси

Сырье МС

1 1 2 | 3 1 4

Отходы ламинарии 50 ~ 25 25 Отходы от разделки рыб 25 25 25 12,5 Кормовая рыба неразделенная 25 25 25 12,5 Отходы анфельции — 50 25 25 Внутренности крабов_--_«_^_25

Рис. 9. Содержание аминного азота в МС во времени экспонирования: при 37°С и при 22°С; 1-4 номер МС в соответствии с табл. 4

Установлены следующие закономерности (см. рис. 9): в зависимости от состава исходного сырья степень гидролиза белков различна; наиболее высокие показатели протеолиза отмечены в МС-4, в которой источником протеаз наряду с внутренностями рыб являются внутренности крабов; добавление отходов анфельции к смеси рыб и морской капусты (МС-3), подвергаемой ферментолизу, способствует увеличению глубины протеолиза за

счет подщелачивания реакционной среды; при проведении процесса ферментолиза возможно ускорить реакцию за счет повышения температуры процесса до 37°С или увеличения продорлжительности гидролиза. Максимальное содержание аминного азота в МС при 37 °С отмечается через 17-20 ч, а при 22 °С - через 40-45 ч.

В дальнейшем (МС 1-8, табл. 5) исследовали влияние температурно-временного фактора на выход сухой и жидкой кормовой продукции (табл. 6).

Таблица 5

Состав МС, % массы смеси

Сырье Номер МС

1 2 3 4 5 6 7 8

Отходы от разделывания минтая 100 50 50 50

Ламинария, отходы производства 50 - 25 - 50 25

Отходы анфельции агарового производства ~ 50 25 50 25

Минтай неразделанный кормовой мелкий 100 50 50 50

Таблица 6

Закономерности выхода рыбоводорослевых кормовых продуктов при различных технологических факторах

Номер МС Закономерности выхода, % при режимах варки Х1=10-20 мин, Хг=70-80 °С

Мука Бульон

МС-1 У=11,5+Х1-0,5Х2 у=57,6-0,9x1-3,4x2

МС-2 у=14,0+2,5х|+0,5x2 у=55,5-2,Зх|-0,Зхг

МС-3 у= 14,0 у=58,0-0,5x1+0,8x2

МС-4 у= 14,5+0,5x1-0,5x2 у=55,4+1,9X1+1,4x2

МС-5 у=12,25+0,25x1+0,25x2 у=63,0+1,9x1-6,9x2

МС-6 у=16,25+1,25x1+1,25x2 у=54,0+0,6x1-0,1x2

МС-7 у= 14,75-0,25x1+0,25x2 у=59,0-0,3х|-3,5X2

МС-8 у=16,75+0,25x1+2,25x2 у=57,7+2,6x1-3,1X2

Например, если необходимо увеличить выход муки, то применяется режим для МС-8, где Х1 и Х2 имеют максимальное значение (20 мин и 80 °С соответственно). Если в определенных обстоятельствах целесообразно увеличить выход жидкого продукта (на основе бульона), то используется режим МС-5, где Х1 - максимально (20 мин), а X: - минимально (70°С). Для удобства в практическом использовании полученные зависимости были рассчитаны с интервалом варьирования параметров 2 мин и 2 °С для каждой МС и представлены графически (рис. 10).

13.628-0 045'х+0407*у \

Рис. 10. Расчетный выход кормовой муки, % (ось Ъ) в зависимости ^от температуры (ось X) и продолжительности варки (ось У), МС 1-8 см. табл. 5)

В дальнейшем изучали изменения качества кормовой муки: массовый, аминокислотный, жирнокислотный составы, показатели качества липидов. Работа выполнялась на образцах промышленных партий кормовой рыбо-водорослевой муки, выработанной в производственных условиях на прес-сово-сушильной РМУ А1-ИЖР (АСГЮжморрыбфлот"). На этом же этапе проводили биолоогические испытания.

В процессе хранения химический состав рыбоводорослевой кормовой муки практически не изменился, а качественные характеристики липидов варьировались по установленным ранее закономерностям для хранения рыбной и крилевой муки. При этом наблюдалось накопление свободных жирных кислот, перекисных соединений, подтверждающее наличие окислительных процессов. При добавлении водорослевых отходов имело место уменьшение доли липидов в муке с 10.3 до 3.1% и, как следствие, снижение темпов их порчи.

Закономерности изменения одного из показателей качества липидов кислотного числа,приведены на рис. 11.

2 и У)

/з (У)

Ъ - Кислотное число, мг КОН/г

X - % ¿тходов анфельции

У - Продолжительность хранения, мсс.

г(х,у) = /.(у) + -

(Л(У))2+4(Х-/4(У))2

/1(У)=а1+А;У+А'2У1 Аг-А2

\ + е 4

иу) = А!+А3 У+лгУ++лу

/4(у) = А;+а:у+А1У1

Рис. 11. Изменение кислотного числа липидов рыбоводорослевой муки в зависимости от продолжительности хранения и количества отходов анфельции в смеси рыба-водоросль

Биологические испытания проводили на свинотоварной ферме учебно-опытного хозяйства Приморской сельскохозяйственной академии (п. Воздвиженка) при использовании 7% рыбоводорослевой муки (содержащей 10% водорослевых отходов) как добавки в рационах растущих и откармливаемых свиней крупной белой породы. В случае применения рыбоводорослевой добавки продуктивность свиней увеличивалась на 17%.

На следующем этапе сравнивали эффективность рыбоводорослевых добавок (в количестве 8% к рациону свиней) по сравнению с соевым шротом, в том числе обогащенным премиксом. Было выявлено увеличение среднесуточного прироста животных на 108.6% с добавкой рыбоводорослевой муки без отклонений от физиологического состояния животных.

Таким образом, преимущества рыбоводорослевой кормовой муки и разработанного (Заявка №351150071/13 (025247) на патент РФ) способа ее получения состоят, в применении животных и растительных кормовых отходов с различной реакцией среды без их предварительной нейтрализации, сокращении продолжительности и температуры варки сырья за счет осуществления ферментолиза.

Представлялось перспективным на основе подпрессовых бульонов получить жидкий кормовой продукт (товарное название - "кормовое молоко" или "сливки"), Исходя из известного положения о стабильности эмульсионной системы рыбный бульон - морская капуста, мы использовали композиционный структурообразователь. В исследованных условиях были найдены зависимости между выходом бульона, температурой и продолжительностью варки бинарных смесей рыба - водоросль различных количественных отношений (см. табл. 6).

Для практического использования получены графические изображения зависимостей (рис. 12) аналогично рыбоводорослевой кормовой муке (см. рис. 10).

S-e-

67 31-0 135'x+O 041'y |

Рис.12. Расчетный выход жидких кормовых продуктов, % (ось X), в зависимости от темепературы (ось X) и про долж итепьн ости варки (ось У)

Выявлена закономерность связующей способности ламинарии возрастать с увеличением температуры варки бинарного сырья (см. рис. 14). Экспериментально определен срок хранения жидких кормовых продуктов. Предельно допустимая продолжительность хранения кормового "молока" и "сливок" составляет при температурах, 25°С, 5°С, 0°С, и минус 18°С - соответственно 30, 60, 80 и 120 суток. Данные рекомендации использованы в нормативной НД. При необходимости более длительного хранения жидких кормовых продуктов использовали известные и доступные хи-

мические консерванты, в том числе уксусную кислоту и поваренную соль. Дозировку уксусной кислоты выбирали в пределах до 1.0 %, а поваренной соли -10 % к массе бульона.

Апробацию технологии производства кормовых "молока" и "сливок" проводили в производственных условиях. На береговом РК (АО "Южморрыбфлот"), РТМС "Новозлатополь" (в Беренговом море) и СРТМ "Ракитное" (в Японском море) выработаны производственные партии жидких кормовых продуктов из отходов от разделывания рыбы, анфельции и ламинарии. Биологические испытания жидких кормовых продуктов также проводились в Приморской сельскохозяйственной академии при выращивании свиней. Было установлено увеличение продуктивности на 14.0 % при введении в рацион 1.5 г "молока" на 1 кг живой массы. Отклонений в физическом состоянии животных не отмечено, что позволяет рекомендовать новые кормовые продукты к использованию в широких масштабах.

В масложировой промышленности используется для придания новых свойств жировым продуктам процесс купажирования. Вполне вероятно, что совместное использование рыбного жира и растительного масла, отработанного в консервном и кулинарном производствах, окажется целесообразным. Отработанные масла загрязняют окружающую среду, и по международным правилам сброс жировых отходов приравнивается к загрязнениям нефтепродуктами. Для возможного производства кормового рыборас-тителыюго жира исследовали характеристики сырья. Отработанные растительные масла отобраны после производства консервов (камбала обжаренная в масле) на АО "Южморрыбфлот" и производстве рыбной кулинарии (из обжаренной рыбы: камбала, треска, навага, терпуг) на (КРГ) НБАМР, а технический рыбный жир взят как товарная продукция, соответствующая требованиям ГОСТ 1304-76. Известно, что растительные масла и рыбные ветеринарные жиры богаты группой эссенциальных жирных кислот, а данные о составе отработанных растительных масел и технических рыбных жиров послужили основанием для их совместного использования в кормовых смесях. В опытах по приготовлению экспериментальных образцов

кормового рыборастительного жира использовались МС. Компоненты сырья смешивали в различных соотношениях (10-90 %), массу нагревали до температуры 70-90 °С и выдерживали в течение 10-30 мин, затем осуществляли сепарацию при подаче воды температурой 80-90 °С, охлаждали продукцию до 20 °С. Выход готового кормового рыборастительного жира в лабораторных условиях составил 96-98 % от массы компонентов. Результат изучения влияния режимов нагревания смеси компонентов и времени выдержки на выход кормового рыбного жира представлен в виде математических моделей.

Аналогично методическому подходу к технологии кормовой рыборас-тительной муки и жидких кормовых продуктов (см. рис. 10 и 12), получены графические изображения зависимости выхода рыборастигельного жира от температуры и продолжительности тепловой обработки (рис. 13).

МС-1 МС-2 МС-З

| г » 108 5-0 05'х-0 1 'у |

|г» 1055-005*х-0 Гу|

Рис. 13. Расчетный выход рыборастительного жира (ось Z) в, зависимости от продолжительности (ось У) и температуры обработки (ось X) (пат. 2039796). Соотношение масло растительное отработанное: жир рыбный технический: МС-1 10:00; МС-2 90:10; МС-3 50:50

Эффективность влияния факторов Х1 и Хг следующая: увеличение продолжительности процесса тепловой обработки ведет к снижению выхода жира.

Уточнение режимов обработки и рецептур кормового рыборастительного жира, проводили в производственных условиях в цехе пос. Анна АО "Южморрыбфлот". В технологическую схему очистки вводили процесс нейтрализации, смесь двукратно сепарировали при вращении ротора 100 с-1

с подачей горячей воды температурой 80-90 °С, после сепарации жировую смесь охлаждали до температуры 20 °С (по нашему патенту 2039796). Выход готового продукта составил 88 % от массы компонентов. Полученные партии жира направляли на биоиспытания на сельскохозяйственных животных в учебно-опытном хозяйстве Приморской сельскохозяйственной академии. В результате биоиспытаний показана сопоставимость качества кормового рыборастительного жира и рыбного ветеринарного, имеющего высокую стоимость.

Для определения допустимой продолжительности хранения кормовой рыборастительный жир различных модификаций, расфасованных в металлические бочки, хранили в течение 12 месяцев при температуре 20 °С, исследуя ежемесячно их качество. На основании проведенных работ определен предельно допустимый срок хранения кормовых жиров, который составляет 6-12 мес. Биологические испытания производственной партии жира рыборастительного кормового различной продолжительности хранения вели в учебном хозяйстве Приморской сельскохозяйственной академии и на различных сельскохозяйственных предприятиях Приморья, Амурской области, Бурятии и др. ТОО "Фирма Arpo" (СЭЗ "Находка") в 1991-1996гг. внедрила рыборастительные кормовые продукты на птицефабриках, свинокомплексах, в объединениях фермеров Приморья. Экономический эффект на 1 т готовой продукции в ценах 1996 г. составил: рыбоводорослевой муки 300, жира рыборастительного кормового 200, "молока" и "сливок" кормовых 100-150 тыс. руб. Научно-производственная компания "Диска-вери" (Владивосток) внедрила патент 2039796 "Способ очистки отработанного растительного масла" для разработки НД на технологическую линию, исключающую загрязнение окружающей среды при тепловой обработке гидробионтов на рыбокомбинатах и плавзаводах.

Результаты исследований позволили сформулировать научные принципы технологии новых сухих и жидких кормовых продуктов, рыборастительного жира, состоящие в комбинировании животных и растительных

гидробионтов, ферментирован и многокомпонентной смеси на начальных этапах обработки, одновременном купажировании и термообработке рыбных жиров с отходами растительных масел для придания им заданных функционально-технологических свойств.

В шестой главе "Изучение качества кормовой продукции как компонента комбикормов" приводятся результаты сравнения показателей качества компонента комбикормов из гидробионтов, стабилизирования качества липидов АО, регулирования структуры и водостойкости комбикормов.

Требования к качеству комбикормов послужили обоснованием критериев качества их компонентов из гидробионтов. При этом исходили из положения, что качество компонентов из гидробионтов должно отвечать требованиям к качеству комбикорма. Выбранные критерии приняты за основу качественных показателей при уточнении технологий производства и являлись руководством для разработки новых кормовых продуктов и комбикормов, а также НД к ним (рис. 14).

□ перекисное число, % иода, не более □ кислотное число, мг КОН/г, не более б йодное число, % иода, не менее

Рис. 14. Качество липидов кормовой муки, использованной в комбикормах лососевых рыб

* - опытные партии биоиспытаний на молоди кеты

В дальнейшем изучали влияние качества кормовых продуктов из гид-робионтов на характеристики корма в процессе его хранения (рис. 15).

Иролот+агге.влюпъ кршишя, мое

О I 2 3 4 5 б I Ipo; ю."ш ггсли *хть "фажнзя, мес

je 2 Л 7t-

--Л л t*4

—i«

Ц-

Пропо;ъм ггельность хранения мес

1; iV \ и* к V«»

V- Г ¡V/ —V

1 b л -I

U И V V

м

£

(L ^ V -1 —3 ^— ,

s

"4,

Г\х>лат+з fTCDirtJCTb храпе» tu я, мес

Лрололня ггслыюсть хранения, мес

1 2 3 4 5 Продолжительность храня от. мес

Рис. 15. Качество влажных (верхний ряд) и сухих (нижний ряд) комбикормов, приготовленных на основе промытой кормовой муки с добавлением АО (1-без АО, 2-е АО С-1, 3-е АО БОТ) при хранении (A.C. 1192767)

Определение кислотного и перекисного чисел липидов, запаха в процессе хранения сухих и влажных комбикормов (см. рис. 15) показало, что названные характеристики в течение 6 месяцев претерпевают изменения, которые имеют сопоставимые закономерности, установленные ранее (см. гл. 3) для кормовой муки из гидробионтов. Применение АО С-1 по сравнению с другими испытаниями (см. рис. 15) оказалось целесообразнее для ггабилизацин качества липидов комбикормов. Структура компонентов гакже является одним из лимитирующих факторов при производстве кормов (рис. 16).

Отходы минтая и неразделенного сырца

Отходы камбалы и нераэделанного сырца

Минтай

30 40 6С 60 70 Содержание фракций

В <0.5 мм ■ 0.5-1.5 мм Ш1-3.4 мм

□ 3-5 мм

□ >5 мм

Рис. 16. Крупность помола кормовой муки промышленной выработки из различного сырья

Исследование фракционного состава кормовой муки, производства АО "Дальрыба" (см. рис. 16), показало, что частицы имеют различный размер, обусловленный видом сырья и способом его переработки. Установлено, что доля муки фракции более 0.6 мм составляет от 15 до 20 %; при измельчении на молотковых мельницах кормовой муки, приготовленной из целой рыбы или криля сырца, выход фракций менее 0.6 мм составляет > 50%.

Для достижения необходимой степени измельчения использовали различное сырье, в том числе замороженное до минус 50 °С и разные способы обработки (рис. 17).

Ь «

.15.

"12"

3.45

1.45

3.56

-0.41-

ЭлектромясоруЗка

Агрегат тонкого измельчения

Куттер

□ Фарш из минтая О Фарш из криля

Дезинтегратор замороженного сырья

Рис. 17. Степень измельчения фаршей в зависимости от способов обработки

7

Из данных, приведенных на рис. 17, следует, что к наиболее эффективным способом измельчения относится дезинтеграция замороженного сырья.

В дальнейшем изыскивались способы повышения водостойкости кормов с применением связ.ующих веществ (СВ);водорослевой кормовой муки из отходов ламинарии (рис. 18).

О 2 4 6 8 10 Количество водорослевой муки, %

Рис. 18. Водостойкость лососевого корма (1, 3 - влажного; 2, 4 -сухого) в зависимости от количества и способа введения водорослевой муки (1, 2 - в сухом виде; 3, 4 - с предварительным запариванием)

Показана эффективность предварительного запаривания водорослевой муки для повышения водостойкости кормов (см. рис. 18). Установлено влияние на свойства корма: рецептур, технологии и дозировок СВ, согласно которым можно обеспечить производство продукции с заданной водостойкостью.

Уточненная технология сухих гранулированных кормов типа РТМ проходила испытания на фармацевтической фабрике (Владивосток), а их биологические испытания, осуществленные при выращивании сазана на водохранилище Приморской ГРЭС (Лучегорск), подтвердили их высокое качество. Производственная проверка комбикормов с использованием кормовых продуктов из гидробионтов установила эффективность изысканных нами путей улучшения функционально-технологических свойств кормовой продукции из гидробионтов. Разработанная НД на комбикорма ТУ 15-578-83 внедрена в производство.

Таким образом, введены дополнительные показатели качества кормовой продукции из гидробионтов (характеристика липидов, белков, органо-лептических свойств, степень измельчения), научно обоснованы, разрабо-

таны и уточнены технологии традиционных комбикормов с применением новых компонентов из гидробионтов, что позволяет перевести результаты исследований в практику.

ВЫВОДЫ

1. Научно обоснована и экспериментально подтверждена необходимость и возможность регулирования функционально-технологических свойств кормовых продуктов из гидробионтов для придания им соответствующего уровня при дифференцированном использовании по областям применения (сельское хозяйство или аквакультура) и по возрастной категории объектов кормления (стартовые и продукционные). Показано, что качество продукта, адекватное требованиям к компонентам комбикорма, достигается технологическими способами: регулированием режимных парпметров в процессе производства, восстановлением утраченного качества в период длительного хранения готового продукта, созданием технологии, основанной на комбинировании и совместной обработке животного и растительного морского сырья, расширением номенклатуры показателей качества и повышением их уровня в нормативных документах на кормовые продукты.

2. Сформулированы основные принципы совместного использования морского животного и растительного сырья при получении кормовых продуктов, состоящие в обновлении и расширении сырьевой базы, взаимообогащении состава и расширении ассортимента готовых продуктов, регулировании выхода кормовых продуктов, получении экономического эффекта и улучшении экологической обстановки на рыбоперерабатывающих предприятиях.

Разработана технология новых многокомпонентных кормовых продуктов: рыбоводорослевой муки, жидких кормовых продуктов типа заменителей цельного молока, рыборастительного кормового жира полученного из отработанного в консервном и кулинарном производстве растительного масла и технического рыбного жира (Заявка №951150071/13

{025347}). Технология кормовой муки (A.C. 176097) и жидких продуктов основана на прессово-сушильном способе, дополненном процессами дозирования и перемешивания сырья (рыба : водоросль от 10-90 до 90-10 % соответственно) и их совместным ферментолизом. Энергоемкий процесс упаривания бульонов исключен, а заданное содержание сухих веществ в жидких продуктах регулируется соотношением животного и растительного сырья, глубиной ферментолиза, величиной давления прессования массы. Технология кормового рыборастительного жира основана на купажировании двух видов жиров с учетом их жирно-кислотного состава и дальнейшей регенерации (патент РФ 2038796).

Установлены математические зависимости между функционально-технологическими свойствами многокомпонентной продукции и режимными параметрами технологических процессов, разработаны программы решения многовариационных задач.

Биологическими испытаниями (на свиньях, курах и рыбах) показана сопоставимость ценности рыбоводорослевых кормов с традиционно приготовленной кормовой мукой из рыбы и криля, кормовыми фаршами, жиром ветеринарным. На основании проведенных исследований разработаны, утверждены и внедрены НД на рыборастительные кормовые продукты.

3. Установлено, что в промышленном производстве традиционных од-нокомпонентных кормовых продуктов (муки и жира), приготовленных прессово-сушильным способом, к реальной возможности улучшения функционально-технологических свойств и повышения выхода продукции относятся регулирование температурно-временного фактора предварительной тепловой обработки, внесение антиокислителей на начальных этапах технологического процесса и использование подпрессовых бульонов. На примере производства кормовой муки из криля показано, что увеличение температуры варки полуфабриката с 70-75 до 85-90 °С позволяет повысить выход муки с 14 до 16%, а при использовании подпрессовых бульонов до 18%. Показано, что значительное повышение качества кормовых продук-

тов наблюдается при использовании в центрифужно-сушильном способе производства трехфазных супердекантаторов, разделяющих варен ый полуфабрикат. на три фазы: белковую, жировую и техническую воду. При высушивании белковой фазы получают высококачественную кормовую муку. Жировая фаза богата эссенциальными жирными кислотами (20-30 %) и используется как компонент в производстве рыборастительного жира. Техническая вода без дополнительной обработки может быть использована по назначению.

4. Исследование качества традиционных кормовых продуктов в течение 12 мес. позволило подтвердить известные закономерности: накопление свободных жирных кислот, снижение количества полиненасыщенных жирных кислот, экстремальный характер накопления и снижения перекис-ных соединений, усиление запаха вторичных продуктов окисления и интенсификация процесса потемнения муки.

На основании полученных данных установлена пригодность кормовых продуктов для различных объектов кормления в зависимости от продолжительности хранения: кормов в аквакультуре 4 и 6 мес. для стартовых и продукционных соответственно, 12 мес. для сельскохозяйственных животных и птиц.

5. Научно обоснована возможность восстановления качества нестандартной кормовой муки снижением содержания липидов и продуктов их деструкции, применением органических растворителей (пропанол, этанол), эмульгаторов (полисахариды морской капусты, хитозан), нормализаторов (карбамид, аммиак, гидроокись калия и натрия), промывкой водой с интенсификацией физическим воздействием (ультразвук, гидрокавитация, пар, вакуум) (A.C. 997637 и A.C. 1543064).

Экспериментально показано, что удаление липидов, например, этанолом, из специально структуированного сушеного полуфабриката позволяет получить обезжиренную кормовую муку с массовой долей жира менее 1 % (A.C. 972681).

6. Показано, что нормативная номенклатура показателей качества и их уровень не удовлетворяют современным требованиям к кормовой муке как компоненту комбикормов, в связи с чем обосновано введение дополнительных показателей: гравиметрических (степень измельчения), химических (качественные показатели липидов) и органолептических (количественная оценка по балльным шкалам), которые включены в НД.

7. Экспериментально показано влияние функционально-технологических свойств кормовых продуктов на качество комбикормов . Лимитирующим фактором длительности хранения комбикорма являются липиды, внесенные с рыбными компонентами.

Использование восстановленной промывкой кормовой муки с добавлением новых АО позволяет увеличить длительность хранения комбикормов по сравнению с кормами, в состав которых входит кормовая мука, не прошедшая такой обработки.

Установлено влияние способа предварительной обработки (запаривание) водорослевой кормовой муки на повышение водостойкости комбикорма как и внесение растворов КМЦ, ПВС, хитозана.

8. Разработанная технология кормовых продуктов из гидробионтов позволяет получать экономический эффект 150-300 тыс. руб. на тонну готовой продукции (в ценах 1996 г.).

Социальная полезность работы состоит в рациональном использовании гидробионтов, повышении качества кормовой продукции и расширении ее ассортимента, улучшении экологической обстановки на рыбоперерабатывающих предприятиях.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Монография: Перебейнос A.B. Новые кормовые продукты из отходов переработки морских гидробионтов. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1995. -140с.

Научные статьи: 1. Крутченский Г.В., Перебейнос A.B. Изучение способов первичной обработки криля-сырца // Обработка рыбы и морепродуктов: Экспресс-информ., М. ЦНИИТЭИРХ. -1979. -Вып. 1. -С.10-16.

2. Крутченский Г.В., Перебейнос A.B. Уточнение технологии получения крилевой кормовой муки прессово-сушильным способом // Обработка рыбы и морепродуктов: Экспресс-информ., М. ЦНИИТЭИРХ. -1979. -Вып. 1. -С.43-47.

3. Крутченский Г.В., Перебейнос A.B. Изучение возможности извлечения крилевых липидов из подпрессовых бульонов сепарированием // Обработка рыбы и морепродуктов: Экспресс-информ., М. ЦНИИТЭИРХ. -1979. -Вып. 1. -С.50-55.

4. Перебейнос A.B. О получении гранулированных кормов для тихоокеанских лососевых рыб // Рыбохозяйственное использование ресурсов мирового океана: Экспресс-информ., М. ЦНИИТЭИРХ. - 1980. -Вып 2. .-С 13-17.

5. Перебейнос A.B. Применение различных антиоксидантов для сохранения качества кормовой продукции из криля И Обработка рыбы и морепродуктов: Экспресс-информ., М. ЦНИИТЭИРХ. -1981. -Вып. 1. -С.10-14.

6. Крутченский Г.В., Перебейнос A.B., Ильина Е.Э., Левченко Е.Э. К вопросу комплексной переработки криля методом спиртовой экстракции И Обработка рыбы и морепродуктов: Экспресс-информ., М. ЦНИИТЭИРХ. -1981. -Вып. 1. -С.10-14.

7. Крутченский Г.В., Перебейнос A.B., Андронников О.Э., Вечерс-кий В.И. Получение гранул узкого спектра дисперсности различными способами // Обработка рыбы и морепродуктов: Экспресс-информ., М. ЦНИИТЭИРХ. -1982. -Вып. 1. -С.13-18.

8. Перебейнос A.B. Изменения в составе кормовых продуктов из сырья водного происхождения, используемых для подкормки молоди кеты // Исследования по технологии рыб, беспозвоночных и водорослей дальневосточных морей. - Владивосток: ТИНРО. :1981. -С. 124-129.

9. Крутченский Г.В., Перебейнос A.B., Андронников О.Э., Вечерский В.И. Исследование процессов сушки влажных гранул // Обработка рыбы и морепродуктов: Экспресс-информ., М. ЦНИИТЭИРХ. -1981. -Вып. 1. -С. 18-22.

10. Богданов В.Д., Марковцев В.Г., Перебейнос A.B. Хитозан в качестве связующего вещества в гранулированных рыбных кормах // Рыбн. хоз-во. -1982. -№ 8. -С.36-37.

11. Перебейнос A.B. Рекомендации по приготовлению компонентов и кормов для лососевых в аквакультуре Дальнего Востока. -Владивосток: ТИНРО. -1983. -41 с.

12. Перебейнос A.B., Комбаров В.Г., Марковцев В.Г. О качестве ингредиентов рыбных кормов для объектов аквакультуры // Обработка рыбы и морепродуктов: Экспресс-информ., М. ЦНИИТЭИРХ. -1983. -Вып 12. -С.4-10.

13. Перебейнос A.B. Совершенствование технологии производства кормовой крилевой и рыбной муки с целью ее использования в качестве компонента комбикормов для аквакультуры рыб: Автореф.дис...канд. техн. наук. // ВНИРО. -М„ 1985. -24 с.

14. Перебейнос A.B., Врищ Э.А., Гончар Г.И., Симоконь В.П. О качестве кормовой рыбной муки вырабатываемой промышленностью // Исследования по технологии шельфовых рыб, беспозвоночных и водорослей Дальневосточных морей. -Владивосток: ТИНРО. -1986. - С. 126-136.

15. Перебейнос A.B. Пути совершенствования технологических линий производственных рыбомучных установок // Дальрыбвтуз, 1989. 8 с. // Дело НИР. ВНИИЭРХ. -12.06.1989. -№ 1042-РХ 89. -8с.

16. Перебейнос A.B. Технология производства кормовой муки и жира II Известия вузов. Пищевая технология -1990. -С. 12-18.

17. Пербейнос A.B., Сафронова Т.М. Подход к технологии рыбоводо-рослевых кормовых средств: Технология рыбных продуктов - М.: ВНИРО, 1996. -С.262-264.

18. Перебейнос A.B., Калиниченко Т.П. Обоснование условий ферментации рыбоводорослевых отходов при производстве кормовых продуктов // Рыб. хоз-во. -1996. -№ 6 . -С 78-83.

Тезисы: 1. Перебейнос A.B. К проблеме качества компонентов кормов для молоди тихоокеанских лососей // Морфология. Структурная популяция и проблемы рационального использования лососевых рыб: Тез. докл. /Всесоюзн. совещ.- JI.: Наука, -1983. -С.163-165.

2. Перебейнос A.B. Компоненты комбикорма в аквакультуре кеты на Дальнем Востоке. Тез. докл./ Всесоюзн. конф. Комбикорма и обмен веществ у рыб. - Калиниград: Калининградрыбвтуз. -1991. -С.18-23.

3. Перебейнос A.B. Научное обоснование технологии производства новых комбинированных кормов и технических продуктов на основе отходов морского растительного сырья // Современные технологии и оборудование для переработки гидробионтов: Тез. докл. / Всесоюз. науч. - техн. конференция, - Мурманск: МГАРФ. -1994. -С.78-83.

4. Перебейнос A.B. Обоснование технологии рыборастительных кормовых продуктов из отходов переработки морских гидробионтов // Международ. конф. - Владивосток: Дальрыбвтуз. -1996. С. 89-90.

Патенты: 1. A.C. 972681, СССР, МКИ А23К 1/10. Способ получения муки из морепродуктов / Перебейнос A.B., Крутченский Г.В. -1979. -5 с.

2. A.C. 997637, СССР, МКИ А01К 61/02, А23К 1/10. Способ производства искусственных кормов для рыб / Перебейнос A.B., Сафронова Т.М. -1981.-11 с.

3. A.C. 1192767, СССР, МКИ А01К 61, А23К 1/10. Добавка, повышающая биологическую ценность кормовых рыбных продуктов / Акулин В.Н, Гольденберг В.И., Перебейнос A.B. и др. - БИ. -1985. - № 43. -Зс.

4. A.C. 1549064, СССР, СОП В 1/10, А23 11/325. Способ обезжиривания рыбных продуктов / Перебейнос A.B., Сафронова Т.М., Богданов В.Д. -1988,-4 с.

5. A.C. 1761097, СССР, МКИ А23К 1/10. Способ приготовления кордовой муки / Перебейнос A.B., Богданов В.Д. -БИ. -1992 . - № 34. -2 с.

6. Пат. 2039796, РФ, МКИ А 23 С. 11 5/00. Способ очистки отработан-гого растительного масла / A.B. Перебейнос, Е.А. Воронова. -1995. -Бюл. »0. -4 с.

7. Заявка 951150071/13 (025347), МКИ А23К. Кормовые добавки и одобрения и способы их приготовления / Перебейнос A.B., Воронова Е.А. (аявлено 11.09.95. Решение на выдачу патента РФ от 27.02.96.

Ь«4 и

Р'1