автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии получения хитозана из гаммаруса азовского и его использование при производстве растительно-рыбных пищевых продуктов

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ХИТОЗАНА ИЗ ГАММАРУСА АЗОВСКОГО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАСТИТЕЛЬНО-РЫБНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 05.18.04 - Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

15 Ш ¿015

Краснодар-2014

005557603

005557603

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Касьянов Геннадий Иванович

Официальные оппоненты: Золотокопова Светлана Васильевна,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», профессор кафедры инженерной экологии и природообустройства Шаззо Рамазан Измаилович, доктор технических наук, профессор, МНГГЦ «Экстракт-продукт», президент

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кубанский

государственный аграрный университет»

Защита состоится 5 февраля 2015 г. в 13:00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».

Автореферат разослан «26» декабря 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТ"ЕРИСТИКА РАБОТЫ*

1.1 Актуальность темы. Природный биополимер хитозан за последние 20 лет нашел широкое применение в пищевой промышленности, что связано с его уникальными свойствами — структурообразователя, загустителя, стабилизатора, эмульгатора.

Трудами многих учёных доказано благоприятное влияние хитозана на организм человека при добавлении его в пищевые продукты, т.к он обладает ли-потропным действием - способностью связывать жиры (одна молекула хитозана, способна вывести из организма 8-10 молекул жира), что предупреждает развитие атеросклероза и ожирения, а также способность связывать и выводить из организма радионуклиды, тяжёлые металлы и токсины является важным качеством хитозана.

В нашей стране основным источником для получения хитозана являются ракообразные гидробионты, а именно крабы, креветки и раки.

Несмотря на то, что запасы ракообразных в последние годы увеличиваются за счёт их искусственного разведения, процесс возобновления израсходованных ресурсов происходит медленно. Поэтому в настоящее время остро встаёт вопрос о поиске новых быстро восстанавливающихся источников получения хитозана.

Перспективным сырьём для получения хитозана является гаммарус. Гаммарус - это рачок, который обладает изогнутым телом, одетый в хитиновый панцирь. Он отличается от других источников получения хитозана быстрым восстановлением израсходованных ресурсов и низкой стоимостью.

Принимая во внимание наличие в составе гаммаруса ценных компонентов (белки, липиды, минеральные вещества и др.), целесообразным представляется его использование в качестве сырья для получения хитозана и дополнительного белкового гидролизата, представляющего ценность для пищевой промышленности.

Несмотря на преимущество получения и применения хитозана в пищевой

промышленности внедрённых решений пока недостаточно, что объясняется как

дефицитом хитозана, так и отсутствием современных технологий его получения.

Все известные способы получения хитозана основаны на использовании * Автор выражает благодарность за консультационную помощь доктору технических наук Демировой Амият Фейзудиновне

жёстких химических процессов, в результате чего происходит разрушение молекулы хитозана, что влияет на качество готового продукта.

Значительный вклад в решение вопросов совершенствования получения и применения хитозана внесли: Албулов А.И., Быков В.П., Варламов В.П., Вихорева Г.А., Дацун В.М., Куприна Е.Э., Маслова Г.В., Мезенова О.Я., Немцев C.B. Azad А.К., Sermsintham N., Chandrkrachang S. и другие.

Однако, пока еще недостаточно исследованы свойства хитозана, полученного из нетрадиционных источников, которым является гаммарус азовский и оказываемое влияние хитозана из данного вида сырья, на конечный пищевой продукт.

С учетом сказанного, представляется актуальным расширение сырьевой базы получения хитозана, разработка новых технологий получения и применения его в пищевых продуктах.

1.2 Цель и задачи исследований. Целью исследований явилась разработка технологии получения хитозана из гаммаруса азовского и его использование при производстве растительно-рыбных пищевых продуктов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- обоснование целесообразности использования гаммаруса азовского в качестве сырья для получения хитозана;

- разработка технологии и аппаратурно-технологической линии производства хитозана из гаммаруса азовского газожидкостным способом;

- исследование показателей качества хитозана, полученного из гаммаруса азовского по разработанной технологии;

- исследование структурообразующих свойств раствора хитозана;

- обоснование выбора и исследование химического состава овощного и зернового сырья, используемого при производстве растительно-рыбных пищевых продуктов;

- обоснование выбора и исследование химического состава рыбного сырья, используемого при производстве растительно-рыбных пищевых продуктов;

- исследование реологических показателей рыбного фарша с добавлением хитозана, полученного из гаммаруса азовского;

- разработка рецептур растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана, полученного из гаммаруса азовского;

- совершенствование аппаратурно-технологического комплекса для производства растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана;

- разработка режима стерилизации растительно-рыбных пищевых продуктов с предварительной ЭМП СВЧ - обработкой;

- исследование показателей качества разработанных растительно-рыбных пищевых продуктов;

- проведение опытно-промышленной апробации усовершенствованного аппаратурно-технологического комплекса для производства растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана;

- разработка проекта технической документации на производство хитозана из гаммаруса азовского и растительно-рыбных пищевых продуктов с его добавлением;

- расчёт ожидаемого экономического эффекта от внедрения и реализации новой технологии получения хитозана и разработанных растительно-рыбных пищевых продуктов.

1.3 Научная новизна. Впервые доказана целесообразность использования нетрадиционного вида хитинсодержащего сырья — гаммаруса азовского — в качестве сырья для получения хитозана.

Впервые научно обоснована разработка принципиально новой ресурсосберегающей технологии получения пищевого хитозана газожидкостным способом, обеспечивающая сохранение структуры этого биополимера, его высокую биологическую активность и сокращение расходов реагентов и энергоносителей.

Впервые исследованы физико-химические показатели качества хитозана, полученного из гаммаруса азовского по разработанной технологии, позволившие включать его в рецептурный состав пищевых продуктов.

Научно обоснован режим стерилизации консервов с добавлением хитозана, с использованием способа предварительной СВЧ-обработки, что позволило создать экологически безопасные пищевые продукты с длительным сроком хранения.

Новизна технологических и технических решений подтверждена двумя патентами РФ на изобретения и патентом РФ на полезную модель на получение и применение хитозана при производстве пищевых продуктов.

1.4 Практическая значимость. Разработана технология получения хитозана газожидкостным способом, основанная на щелочном гидролизе хитина аммиаком под давлением до 6 МПа при температуре до 85 °С.

Разработаны технические условия на хитозан, полученный газожидкостным способом из гаммаруса азовского: ТУ 9289-356-02067862-2013 «Хитозан пищевой из азовского рачка гаммаруса».

Разработаны рецептуры растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана, полученного из гаммаруса азовского.

Усовершенствована и апробирована на ООО «Комбинат детского питания» технология производства растительно-рыбных пищевых продуктов (паштет, колбаса, котлеты) с добавлением хитозана. Разработана и утверждена техническая документация на производство растительно-рыбных пищевых продуктов ТУ 9266-362-02067862-2013 «Растительно-рыбный паштет» и ТУ 9266-363-02067862-2013 «Растительно-рыбные котлеты и колбасы».

Ожидаемый экономический эффект от внедрения и реализации новой технологии получения хитозана и растительно-рыбных пищевых продуктов с его применением составит: на 1 кг получаемого хитозана - 80,4 руб; на 1 кг паштета «Весенний» - 28 руб; на 1 кг котлет «Изумление» - 34 руб; на 1 кг колбасы «Интерес» - 31 руб.

1.5 Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на международных конференциях: Международной научно-практической конференции «Российская аквакультура: состояние, потенциал и инновационные производства в развитии АПК» (г. Воронеж, 2012 г.); Международной интернет - конференции «Перспективные технологии производства продукции из сырья животного и растительного происхождения» (г. Краснодар,

2013 г.); Международной научно-практической интернет - конференции «Современные проблемы качества и безопасности продуктов питания в свете требований технического регламента Таможенного союза» (г. Краснодар, 2014 г.);

По результатам конкурса молодежных научных и инновационных проектов «1ппо1есЬ-2014» научная работа «Разработка технологии получения хитозана из хитина гаммаруса азовского» награждена дипломом 3-й степени ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»,

2014 г.

По результатам «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (У.М.Н.И.К.) проект «Разработка технологии получения и применения хито-зана из гаммаруса азовского» стал обладателем гранта, г. Краснодар, 2014 г.

1.6 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, получены 2 патента РФ на изобретения и патент РФ на полезную модель.

1.7 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежном научно-технической и патентно-информационной литературы, методической части, экспериментальной части, опытно-промышленной апробации, выводов, списка используемой литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 143 страницах компьютерного текста, содержит 48 таблиц и 24 рисунка. Список литературных источников включает 127 наименований, в том числе 9 — зарубежных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали: гаммарус азовский; хитозан, полученный из гаммаруса азовского; овощное, зерновое и рыбное сырье; разработанные растительно-рыбные пищевые продукты (паштет, колбаса, котлеты) с добавлением хитозана, полученного из гаммаруса азовского.

2.2 Методы исследований. В работе применяли стандартные и специализированные методы исследований по выбранной тематике.

Количественное определение хитозана проводили колориметрическим методом (Muzzarelli R.A.A, 1998). Степень деацетилирования (СДА) определяли кондуктометрическим титрованием и колориметрическим методом (Глазунов, 1999). Определение молекулярной массы (ММ) проводили визкози-метрическим методом с использованием уравнения Марка-Куна (Скляр, 1981). Микробиологические и физико-химические показатели хитозана определяли в соответствии с ГОСТ 7631-85. ИК-спектры хитозана записывали на приборе Vertex 70 фирмы Bruker согласно методике прибора.

Определение физико-химических и реологических показателей рыбных фаршей и готовой продукции проводили по ГОСТ 31339-2006.

Определение аминокислотного состава разработанных пищевых продуктов проводили на приборе «Капель 105 М» согласно методике.

Определение микробиологических показателей, показателей безопасности, пищевой и энергетической ценности проводили с использованием стандартных методик. Расчеты, построение графиков, их описание проводили с помощью пакета прикладных программ Microsoft Office и Statistica 6.0. Схема исследований представлена на рисунке 1.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Обоснование целесообразности использования гаммаруса азовского в качестве сырья для получения хитозана. Гаммарус — это небольшой рачок, относящийся к виду Gammarus pulex (рисунок 2). Он имеет согнутое дугой тело, одетое в твердый хитиновый панцирь, ежегодный объем вылова которого может достигать 100 тыс. т. На территории Краснодарского края в реках, впадающих в Азовское море и в самом, живут бокоплавы морского происхождения, вылов которого

составляет до 40 т. в год. В промышленности гаммарус Рисунок 2 - Рачок -

азовскии никогда не применялся в качестве источника

гаммарус

для получения хитозана. Предприятия используют сушенный гаммарус исключительно в качестве добавки в корма рыб.

В подтверждение актуальности использования гаммаруса азовского в качестве сырья для получения хитозана для пищевой промышленности была проведена сравнительная характеристика его основных показателей, с показателями других хитинсодержащих источников (таблица 1). Таблица 1- Сравнительная характеристика хитинсодержащего сырья, % сухого

вещества

Хитинсодержащее сырье Белки Липиды Минеральные вещества Хитозан

Панцирь криля сушеный 25-30 1-4 20-22 7-9

Панцирь креветки сушеный 44-56 9,5-11,5 27-30 6-8

Гаммарус азовский сушеный 50-55 4-10,5 15-31 3-7

Панцирь крабовый сушеный 26-31 2-4 34-39 10-12

Как видно из таблицы, гаммарус азовский по своим характеристикам

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

з:

Анализ научной литературы и патентной информации по теме исследований

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

-......-■■■---..... * --- ---.-............

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Обоснование использования гаммаруса в качестве сырья для получения хи-

тозана

Разработка технологии и

аппаратурно -технологической линии для получения хитозана из гаммаруса азовского

Исследование химического состава овощных и зерновых ингредиентов, входящих в состав растительно-рыбных продуктов

Исследование химического состава рыбного сырья, входящего в состав растительно-рыбных продуктов

Исследование реологических показателей рыбного фарша с добавлением хитозана, полученного из гаммаруса азовского

Получение и исследование показателей хитозана, полученного из гаммаруса азовского

Разработка рецептур растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана из гаммаруса азовского

ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ

Совершенствование аппаратурно-технологического комплекса для производства растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана

Разработка режимов ступенчатой стерилизации разработанных растительно-рыбных

пищевых продуктов

Исследование показателен качества разработанных растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана

Проведение опытно-промышленной апробации усовершенствованной технологии и аппаратурно-технологического комплекса для производства растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана

Расчёт ожидаемой экономической эффективности от внедрения и реализации новой технологий получения хитозана и растительно-рыбных пищевых продуктов с его

применением

Рисунок 1- Структурная схема исследований

не уступает другим источникам получения хитозана, а благодаря быстрому восстановлению затраченных ресурсов (около полугода) и низкой стоимости сырья является перспективным источником для получения хитозана.

3.2 Разработка технологии и аппаратурно-технологической линии производства хитозана газожидкостным способом. Существующие на данный момент технологии получения хитозана сводятся к обработке хитина (главного вещества для получения хитозана) кислотами и щелочами при высокой температуре, что отрицательно влияет на качество готового продукта.

Нами была разработана и запатентована технология и аппаратурно-технологическая линия получения хитозана из гаммаруса азовского газожидкостным способом. Отличительной особенностью нового способа является использование аммиака и инертного газа, который после завершения цикла улетучивается из продукта. На рисунке 3 представлена аппаратурно-технологическая линия производства хитозана, которая работает следующим образом.

Измельченное сырье поступает в бункер для сырья (1), по транспортеру (2) сырье попадает в ферментер (3) где под действием протеолитических ферментов (пепсин и трипсин) в течение 4 часов при температуре 37-40 °С сырье размягчается, далее размягченное сырье попадает в декантер (4), где разделяется на хитин и белково-углеводную часть.

Белково-углеводная часть поступает в резервуар (8) откуда в сушильную установку (9), затем фасуется и направляется на склад готовой продукции. Полученная белково-углеводная часть включается в состав комбикормов.

Хитин направляется в реактор (5), где на первой стадии процесса подготовленное хитиновое сырье подвергается обработке аммиаком под давлением до 6 МПа и температурой до 85 °С, при этом образуется основание ЫН^ОН, которое под давлением приобретает высокие щелочные свойства (при рН среды 12-14 ед.). Процесс щелочного гидролиза продолжается в течение 60 минут.

При снижении давления до атмосферного, остаточное количество паров аммиака из продукта отгоняется с помощью инертного газа. Полученный хитозан промывается и направляется в сушилку (6), а после сушки готовая продукция поступает в сборную емкость (7).

Рисунок 3 - Аппаратурно-технологическая линия производства хитозана

из гаммаруса азовского 3.3 Исследование показателей качества хитозана, полученного из гаммаруса азовского. В лабораторных условиях КубГТУ были определены физико-химические показатели хитозана, полученного из гаммаруса азовского по разработанной технологии (таблица 2).

Таблица 2 - Физико-химические показатели хитозана из гаммаруса азовского

Хитозан

по традиционной тех- по разработанной

Наименование нологии из панциря технологии из гаммаруса

ракообразных азовского

Молекулярная масса, кДа 270 320

Массовая доля, % :

влаги 12 10

минеральных веществ 0,2 0,4

Степень деацетилирова- 80,4 94,4

ния, %

Массовая доля ионов

тяж. металлов, мкг/г;

меди 3,2 0,67

цинка 0,1 -

Анализируя физико-химические показатели хитозана, полученного из гаммаруса азовского можно сделать вывод, что они существенно выше показа-

телей хитозана, изготовленного из панциря ракообразных по традиционной технологии.

Также в лабораторных условиях были определены органолептические и микробиологические показатели хитозана, полученного из гаммаруса азовского по разработанной технологии. Данные представлены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3 - Органолептические показатели хитозана

Наименование Характеристика и значение показателя

хитозан полученный из гаммаруса азовского хитозан полученный из панциря ракообразных

Вид мелковолокнистые частицы мелковолокнистые частицы

Цвет розовый белый

Запах без запаха без запаха

Как можно заключить из таблицы, органолептические показатели гамма-руса азовского, практически идентичны биополимеру, полученному традиционным способом из ракообразных. В данном случае, отличием от хитозана по традиционной технологии является розовая окраска хитозана, вызванная отсутствием в технологии получения стадии отбеливания.

Таблица 4 - Микробиологические показатели хитозана из гаммаруса азовского

Наименование показателя Нормативный показатель Фактическое содержание

МАФАнМ, КОЕ в 1 г продукта 4*Ю4 3,8*104

Бактерии группы E.coli не допускается не обнаружены

Патогенные микроорганизмы не допускается не обнаружены

Плесневые грибы 2*104 1,8*104

Микробиологические показатели хитозана, полученного из гаммаруса азовского полностью соответствуют требованиям нормативной документации.

Сравнительную характеристику структуры хитозана из гаммаруса азовского и хитозана из панциря ракообразных проводили ИК-спектроскопией.

Спектры записаны на ИК фурье-спектрометре Vertex 70 фирмы Bruker с использованием приставки нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) на алмазном кристалле фирмы Pike. Результаты исследования представлены на рисунке 4.

3595 3000 25« 2000 1509 1000 500

Волновое число.см-1

Рисунок 4 - ИК-сиектр хитозана из гаммаруса азовского и хитозана

из панциря ракообразных

Как следует из рисунка (черным - хитозан из гаммаруса азовского, красным — хитозан из панциря ракообразных), полученные спектры имеют следующие характеристические полосы поглощения: валентные уЫН: = 3200-3500 см"1 и деформационные колебания 5ЫНг = 1400-1100 см"1, на которые налагаются слабо характеристическое (скелетное) колебание молекулы С-1Ч-связи.

Деформационные (6СН2 и 5СН3) колебания наиболее характеристично, полосы слабой интенсивности при 1300-1400 см"1 которые соответствуют деформационным колебаниям ОН-связей.

В целом характер полос поглощения показывает идентичность обоих образцов по их химическому строению, что позволяет использовать хитозан, полученный из гаммаруса азовского, в пищевой технологии.

Также было проведено исследование по определению структурообразующих свойств раствора хитозана. В результате исследования было выявлено, что 4 %-й раствор хитозана в молочной кислоте (1%) сохраняет свою вязкость постоянно, а 1 и 2 %-ные растворы теряют свою вязкость через 3 дня. Показатель эффективной вязкости 4 %-ного раствора составляет 0,001807 Па*с.

3.4 Обоснование выбора и характеристика растительного и рыбного сырья, используемого при производстве растительно-рыбных пищевых

продуктов. Обоснован выбор растительного сырья, пригодного для включения в рецептурный состав растительно-рыбных пищевых продуктов обогащенных хитозаном. Рекомендованное в состав рецептур овощное и зерновое сырье, районировано и выращивается на территории Краснодарского края. В результате исследования были определены овощи и зерновые: пшеница сорта «Айвина», лук сорта «Халцедон», томаты сорта «Силуэт», фасоль сорта «Беседка», шпинат сорта «Вирофле», морковь сорта «Шантанэ», рис сорта «Рапан», перец сладкий сорта «Блонди». Данные химического состава овощного и зернового сырья представлены в таблице 5.

Целесообразность включения в рецептурный состав растительно-рыбных продуктов: пророщенной пшеницы обосновывается наличием в ее составе значительного количества углеводов, эссенциальных амино-и жирных кислот. В луке сорта «Халцедон», шпинате сорта «Вирофле» и перце сладком сорта «Блонди» содержится значительное количество водорастворимых витаминов. Фасоль сорта «Беседка» и мука из белозерного риса сорта «Рапан» обогащают продукт белковыми компонентами с необходимым аминокислотным составом. Морковь сорта «Шантанэ» содержит повышенное содержание р-каротина. Таблица 5 — Химический состав растительного сырья, используемого для

производства растительно-рыбных пищевых продуктов

Растительное сырье Показатели, г/100г

вода белок углеводы липиды

Пророщенная пшеница 47,46 7,84 41,90 1,27

Лук репчатый 83,44 1,46 8,3 0,1

Томаты 91,1 1,3 4,8 0,3

Шпинат 91,0 3,1 2,5 0,4

Фасоль 15,0 21,0 47,1 2,1

Рис 15,0 7,5 64,5 1,9

Перец сладкий 93,0 1,4 5,1 0,2

Морковь 87,9 1,3 6,9 0,2

Результаты исследований химического состава овощного и зернового сырья подтвердили целесообразность использования их в рецептурах для придания готовому продукту высокой пищевой и биологической ценности. В результате проведённых исследований химического состава рыбного

сырья, были определены виды рыб используемые в рецептурах растительно-рыбных пищевых продуктов, это - судак, сазан и толстолобик. Данные общего химического состава рыбного фарша представлены в таблице 6. Таблица 6 - Общий химический состав рыбного фарша

Образец рыбного фарша Содержание, г/100г

вода белок липиды минеральные вещества

Сазан 78,65 16,9 2,90 1,21

Судак 77,60 17,2 4,20 1,20

Толстолобик 77,00 16,8 4,90 1,20

Исходя из данных химического состава, а также по показателям органолептической оценки мясо рекомендованных рыб нежное, практически без специфического вкуса и запаха и может использоваться в качестве ингредиента для производства растительно-рыбных пищевых продуктов.

3.5 Исследование реологических показателей рыбного фарша с добавлением хитозана, полученного из гаммаруса азовского. Учитывая реологические характеристики фарша из мышечной ткани рекомендованных видов рыб, можно составить рецептуры продуктов с оптимальными свойствами.

В связи с этим, нами были изучены реологические свойства фарша сазана, судака, толстолобика. Исследования проводились на структурометре СТ-2. Данные реологических показателей представлены в таблице 7.

Таблица 7 — Реологические показатели образцов рыбного фарша

Образец рыбного фарша Предельное напряжение сдвига, (ПНС) 5, Па. Влагоудерживающая способность (ВУС), %

Сазан 639,68 69

Судак 1247,75 65

Толстолобик 825,71 70

Величины ПНС и ВУС фарша сазана, судака и толстолобика позволяет сформировать пищевой продукт с оптимальными технологическими свойствами.

С учетом данных химического состава и реологических свойств были предложены смеси рыбных фаршей из исследованных рыб в трех вариантах.

Смеси рыбных фаршей представлены в таблице 8.

Таблица 8 — Компонентный состав смесей рыбных фаршей

Образец рыбного фарша Рецептура №1 Рецептура №2 Рецептура №3

Толстолобик 50 75 -

Сазан 25 25 75

Судак 25 - 25

В составленных фаршевых рыбных смесях было исследовано влияние 4 %-ного раствора хитозана на реологические показатели смеси до и после замораживания.

Исследования проводили по истечению 12 дней холодильного хранения при температуре -18 °С. Данные сравнивали с образцами свежих рыбных фаршевых смесей. Результаты исследований представлены в таблице 9.

Исходя, из полученных данных можно заключить, что реологические показатели рыбных фаршевых смесей улучшаются с добавлением 4 %-ного раствора хитозана из гаммаруса азовского.

Таблица 9 - Реологические показатели и ВУС рыбных фаршевых смесей до и

после холодильного хранения

Номер Предельное напряжение сдвига, (ПНС) 5, Па. Влагоудерживающая способность (ВУС), %

ДО после до после

замораж-я замораж-я замораж-я замораж-я

Фарш:

№ 1 889,75 1560,26 66 60

№2 815, 53 1379,94 65 57

№3 792, 38 1245,16 63 59

Фарш с 4 %-ным раствором хитозана:

№1 1416,35 1900,25 70 69

№2 1394,23 1835,14 72 70

№3 1799,47 2052,35 74 72

3.6 Разработка рецептур растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана, полученного из гаммаруса азовского. По результатам проведённых исследований были разработаны рецептуры растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана, полученного из гаммаруса азовского. Разработанные рецептуры представлены в таблице 10.

Таблица 10 - Рецептуры разработанных растительно-рыбных пищевых

продуктов с добавлением хитозана, полученного из гаммаруса азовского

Ингредиенты Массовая доля ингредиентов, %

паштет колбаса котлеты

Смесь №1 (толстолобик, сазан, судак) 49 - -

Смесь №2 (толстолобик, сазан) - 49 -

Смесь №3 (сазан, судак) - - 48

Сладкий перец «Блонди» 11 11 6

Томаты «Силуэт» 5 - 4

Сливочное масло 2 3 4

Поваренная соль 1,78 1,78 1,78

Лимонный сок 1 2 1,4

4%-ный раствор хитозана 1,2 1,2 1,2

Комплексный СОг -экстракт 0,02 0,02 0,02

Лук репчатый «Халцедон» 6 - 5

Морковь «Шантанэ» 8 - 6

Сахар 2 1,5 1,6

Петрушка 1 1 2

Укроп 1 1 2

Пророщенная пшеница «Айвина» 8 И 5

Шпинат «Вирофле» 3 8 2

Пророщенная фасоль - 6 4

Рис «Рапан» - 3,5 -

Капуста белокочанная - - 6

3.7 Совершенствование аппаратурно-технологического комплекса для производства растительно-рыбных продуктов питания. Нами был усовершенствован аппаратурно-технологический комплекс с использованием современного оборудования и применения щадящих режимов обработки, позволяющий сохранять пищевую и биологическую ценность пищевых продуктов.

3.8 Разработка режима стерилизации растительно-рыбных пищевых продуктов.* Для разработки режима стерилизации проводили экспериментальные исследования по прогреваемости фасованного продукта на установке,

состоящей из лабораторного автоклава и самопищущего шеститочечного потенциометра с хромель-копелевыми термопарами.

Для сокращения продолжительности процесса тепловой обработки и повышения качества готового продукта нами в схему производства растительно-рыбных пищевых продуктов внесён технологический приём -предварительный нагрев фасованного пищевого продукта ЭМП СВЧ с частотой 2400±50 МГц в течение 1,5 мин.

Предварительная обработка пищевого продукта ЭМП СВЧ обеспечивает подавление микрофлоры в продукте и повышение его температуры перед стерилизацией до 75°С. Далее расфасованный пищевой продукт направляются в автоклав для стерилизации в щадящем режиме. При разработке режимов стерилизации были учтены нормы летальности для данного вида продукции и влияние ЭМП СВЧ на начальную микробиологическую обсеменённость.

Разработанный щадящий режим тепловой стерилизации растительно-

рыбных пищевых продуктов можно выразить следующей формулой

10 - 25 - 20

стерилизации: 75«-- И8кШ

100

На рисунке 5 представлены кривые прогреваемости (1) и фактической летальности (2) при использовании разработанного режима стерилизации.

100 4

0 10 20 30 40 50 60 70

Продолжительность, мин

Рисунок 5 - Кривые прогреваемости (1) и фактической летальности (2)

стерилизации растительно-рыбных пищевых продуктов Результат анализа кривых прогреваемости (1) и фактической летальности (2) показывает, что данный режим обеспечивает требуемую

стерильность консервов. Для центральной, наименее прогреваемой точки фактическая летальность составляет 3.97 усл. мин, что соответствует требуемому значению для данного вида консервированной продукции.

3.9 Исследование показателей качества разработанных растительно-рыбных пищевых продуктов. Были проведены исследования по определению аминокислотного состава, пищевой и энергетической ценности продуктов, а также проведена органолептическая оценка готовой продукции. Данные по аминокислотному составу, пищевой и энергетической ценности представлены в таблицах 11 и 12.

Таблица 11 - Аминокислотный состав белков растительно-рыбных пищевых

продуктов с добавлением хитозана

Показатели Растительно-рыбный пищевой продукт, %

паштет колбаса котлеты

Аргинин 0,61±0,24 0,59±0,22 0,63±0,25

Лизин 1,13±0,38 1,09±0,35 1,15±0,37

Тирозин 0,35±0,10 0,33±0,10 0,39±0,11

Фенилаланин 0,57±0,17 0,54±0,18 0,55±0,19

Гистидин 0,37±0,19 0,39±0,17 0,42±0,15

Метионин 0,41±0,14 0,44±0,17 0,48±0,16

Валин 0,79±0,32 0,82±0,36 0,77±0,35

Пролин 0,82±0,21 0,89±0,20 0,85±0,23

Треонин 1,16±0,47 1,22±0,49 1,18±0,52

Серин 0,44±0,11 0,56±0,10 0,49±0,13

Алании 1,0±0,26 1,4±0,23 1,2±0,25

Таблица 12 - Пищевая и энергетическая ценность растительно-рыбных

пищевых продуктов с добавлением хитозана

Вода Белки Жиры Углеводы Витамины, мг Ккал/ЮОг

В, В2 В6 1 А Е В12

в 100 г паштет «Весенний»

59,3 18,4 10,6 16,6 0,50 | 0,15 | 0,11 | 0,08 2,73 | 0,05 232,4

в 100 г колбаса «Интерес»

62,6 18,7 9,7 16,7 0,56 | 0,13 | 0,09 |0,09 2,641 0,06 228,9

в 100 г котлеты «Изумление»

61,5 18,3 9,4 16,8 0,61 0,15 0,1 0,08 2,69 | 0,05 225

Показатели качества новых пищевых продуктов соответствуют требованиям технического регламента Таможенного союза «О безопасности рыбы и

и рыбной продукции». Органолепти-ческая оценка разработанных растительно-рыбных пищевых

продуктов с добавлением хитозана представлена на рисунке 6. Апробацию аппаратурно-технологического комплекса для производства растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана проводили в условиях ООО «Комбинат детского питания».

Разработаны технические условия на хитозан, полученный из гаммаруса азовского ТУ 9289-356-02067862-2013 «Хитозан пищевой из азовского рачка гаммаруса»; разработана и утверждена техническая документация на производство растительно-рыбных пищевых продуктов ТУ 9266-362-02067862-2013 «Растительно-рыбный паштет» и ТУ 9266-363-02067862-2013 «Растительно-рыбные котлеты и колбасы».

Расчёт ожидаемого экономического эффекта от внедрения и реализации новой технологии получения хитозана и растительно-рыбных пищевых продуктов с его применением составит: на 1 кг получаемого хитозана -80,4 руб.; на 1 кг паштета «Весенний» - 28 руб.; на 1 кг котлет «Изумление» -34 руб; на 1 тонну колбасы «Интерес» - 31 руб.

ВЫВОДЫ

1. Обоснована целесообразность использования гаммаруса азовского, быстро восстанавливающегося биологического сырья, в качестве источника для получения хитозана и дополнительного белково-углеводного гидролизата, представляющего ценность для комбикормовой промышленности.

2. Разработана и запатентована газожидкостная технология получения хитозана из гаммаруса азовского, состоящая из последовательных операций измельчения, обработки протеолитическими ферментами, разделения белково-углеводной и хитиновой части при помощи декантера, отмывки хитина от примесей, трансформации хитина в хитозан с помощью аммиака под давлением до 6 МПа и температуре до 85 °С.

Вкус

Цвет

Паштет Колбаса Котлеты

^ Форма

Запах Консистенция

Рисунок 6 — Органолептические

показатели готовой продукции

3. Исследованы свойства хитозана, полученного из гаммаруса азовского. Выявлено, что по органолептическим и микробиологическим показателям хито-зан, полученный из гаммаруса азовского, отвечает требованиям действующей технической документации. Установлено, что физико-химические показатели хитозана, полученного из гаммаруса азовского газожидкостным способом, выше показателей аналогичного биополимера получаемого традиционным способом из ракообразных: молекулярная масса 320 кДа; степень деацетилирования 94,4%; массовая доля влаги меньше на 2%.

4. Исследованы структурообразующие свойства полученного хитозана, показавшие, что 4 %-ный раствор хитозана в молочной кислоте обладает постоянной эффективной вязкостью г| (показатель г| 0,001807 Па*с), а 1 и 2 %-ные растворы теряют свою вязкость через 3 дня (показатель эффективной вязкости 1%-ного раствора равен 0,001609 Па*с, 2%-ного раствора 0,001703 Па*с).

5. Исследованы физико-химические показатели овощного и зернового сырья, повышающего пищевую и биологическую ценность растительно-рыбных пищевых продуктов: мука из пророщенной пшеницы «Айвина», лук сорта «Халцедон», шпинат «Вирофле», перец сладкий «Блонди», фасоль «Беседка» и морковь «Шантанэ».

6. Обоснован выбор рыбного сырья для создания растительно-рыбных пищевых продуктов; исследован химический состав рыб, выращиваемых в водоемах Краснодарского края: сазана (белки 16,90%, липиды 3,90%, минеральные вещества 1,21%) судака (белки 17,20%, липиды 4,20 %, минеральные вещества 1,20%) и толстолобика (белки 16,80%, липиды 4,90%, минеральные вещества 1,20%).

7. Исследованы реологические показатели рыбных фаршей, полученных из сазана, судака и толстолобика, на основе которых были созданы рыбные фаршевые смеси с добавлением хитозана, придающего готовому продукту лучшие технологические характеристики.

8. Разработаны рецептуры растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана, полученного из гаммаруса азовского: растительно-рыбный паштет «Весенний», растительно-рыбная колбаса «Интерес», растительно-рыбные котлеты «Изумление».

9. Усовершенствован аппаратурно-технологический комплекс с использованием современного оборудования и применения щадящих режимов обработки для производства растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хито-зана, позволяющий сохранять пищевую и биологическую ценность пищевых продуктов.

10. Разработан режим стерилизации растительно-рыбных пищевых

продуктов с предварительной СВЧ-обработкой с частотой 2400±50 МГц в

1С ^ 10 — 25 — 20 течение 1,5 минуты. Формула стерилизации: 75 *-—-* 118кПа

11. Проведены исследования аминокислотного состава, пищевой и энергетической ценности растительно-рыбных пищевых продуктов, показавшие их соответствие требованиям Технического регламента Таможенного союза «О безопасности рыбы и рыбной продукции».

12. Апробация разработанного технологического комплекса для производства растительно-рыбных пищевых продуктов с добавлением хитозана проведена в условиях ООО «Комбинат детского питания».

13. Разработаны технические условия на хитозан, полученный из гаммаруса азовского: ТУ 9289-356-02067862-2013 «Хитозан пищевой из азовского рачка гаммаруса»; разработана и утверждена техническая документация на производство растительно-рыбных пищевых продуктов: ТУ 9266-362-02067862-2013 «Растительно-рыбный паштет» и ТУ 9266-363-02067862-2013 «Растительно-рыбные котлеты и колбасы».

14. Ожидаемый экономический эффект от внедрения и реализации новой технологии получения хитозана и разработанных растительно-рыбных пищевых продуктов с его применением составит: на 1 кг получаемого хитозана - 80,4 руб; на 1 кг паштета «Весенний» - 28 руб; на 1 кг котлет «Изумление» -34 руб; на 1 кг колбасы «Интерес» — 31 руб.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки

России:

1. Кубенко Е.Г. Разработка растительно-рыбного паштета с использованием натуральных БАД / Е.Г. Кубенко, Г.И. Касьянов, В.В. Гончар // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - №08(092). - IDA [article ID]: 0921308056. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/08/pdi756.pdf.

2. Касьянов Г.И., Кубенко Е.Г. Разработка технологии получения хитозана из панциря гаммаруса азовского // Известия вузов. Пищевая технология. -2013. -№1. - С.69-72.

3. Кубенко Е.Г., Касьянов Г.И., Рохмань C.B. Влияние добавки хитозан на продолжительность хранения растительно-рыбных полуфабрикатов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2013. - №5-6. - С. 101-102.

Материалы конференций:

4. Кубенко Е.Г. Разработка растительно-рыбного паштета с использованием натуральных БАД. Матер, межд. науч.-технич. интернет-конф. «Суб- и сверхкритические флюидные технологии в пищевой промышленности» — Краснодар: КубГТУ, 2012. - С.37-40.

5. Кубенко Е.Г., Раздорожная Е.Е. Совершенствование технологии получения хитозана из панциря Азовского гаммаруса. Матер, межд. науч.-технич. интернет-конф. «Инновационные технологии в мясной, молочной и рыбной промышленности» — Краснодар: КубГТУ, 2012. - С. 25-28.

6. Касьянов Г.И., Кубенко Е.Г. Качественные характеристики растительно-рыбного паштета с использованием хитозана. Электронный журнал «Управление качеством» КубГТУ. Режим доступа: http://fh.kubstu.ru/juk/issues/issuelO /stl001.pdf.

7. Кубенко Е.Г., Касьянов Г.И., Рохмань C.B. Использование хитозана в качестве структурообразователя. Матер, межд. науч.-технич. интернет-конф. «Перспективные технологии производства продукции из сырья животного и растительного происхождения» - Краснодар: КубГТУ, — 2013. — С.35-38.

8. Кубенко Е.Г., Касьянов Г.И., Демирова А.Ф. Совершенствование аппаратурно-технологического комплекса для производства растительно-рыбного паштета. Матер, межд. науч.-технич. интернет-конф. «Современные научные исследования и инновации в области применения суб- и сверхкритических технологий» — Краснодар: КубГТУ, - 2014. С.67-70.

9. Демирова А.Ф., Кубенко Е.Г., Касьянов Г.И. Производство консервов «Овощная бутербродная паста» с использованием хитозана. Матер, межд. науч.-технич. интернет-конф. «Современные проблемы качества и безопасности продуктов питания в свете требований технического регламента Таможенного союза» - Краснодар: КубГТУ, —2014. С.42-44.

Патенты РФ:

10. Патент РФ на полезную модель №120547. «Устройство для получения хитозана»/ Кубенко Е.Г., Касьянов Г.И., Алтуньян C.B., Касьянов Д.Г.; Заявка Ks 2012125500/13; Заявлено 19.06.2012., Опубликовано 27.09.2012.

11. Патент РФ № 2517926 МПК А 23 L 1/325 Способ производства консервов "Килька обжаренная в томатном соусе"/ Касьянов Г.И., Квасенков О.И., Одинец H.A., Кубенко Е.Г. Заявка: 2012157145/13; Заявлено 27.12.2012. Опубликовано 10.06.2014.

12. Патент РФ № 2526205 МПК А 23 L 1/314 Способ производства консервов "Говядина в горчичном соусе" /Квасенков О.И., Касьянов Г.И., Будилов И.С., Кубенко Е.Г. Заявка: 2013137486/12; Заявлено 12.08.2013. 0публиковано20.08.2014.

Подписано в печать 03.12.2014. Печать трафаретная. Формат 60x84 '/,6. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 1263. ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, корп. «В», оф. В-120 тел. 8-918-41-50-571 e-mail: olfomenko@yandex.ru Сайт: http://id-yug.com