Автореферат (2,45 МБ) - Мурманский государственный

На правах рукописи
Гроховский Владимир Александрович
Научное обоснование и разработка инновационных
технологий производства продуктов из гидробионтов
Арктического региона
Специальность 05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и
холодильных производств
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук
Мурманск - 2012
2
Работа выполнена на кафедре технологий пищевых производств ФГБОУ
ВПО «Мурманский государственный технический университет» Федерального
агентства по рыболовству Минсельхоза РФ.
Научный консультант
д-р техн. наук, профессор
Ершов Александр Михайлович
Официальные оппоненты:
Фатыхов Юрий Адгамович - д-р техн. наук,
профессор, ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет»
Касьянов Геннадий Иванович - д-р техн.
наук, профессор, «Заслуженный изобретатель России», ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технический университет»
Воробьёв Валерий Васильевич - д-р техн.
наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления»
Ведущая организация:
Научно–исследовательский и проектно –
конструкторский институт ОАО «Гипрорыбфлот»
Защита диссертации состоится «21» декабря 2021г. в _10__ч _00__мин
на заседании диссертационного совета Д 307.009.02 в ФГБОУ ВПО
«Мурманский государственный технический университет» по адресу: 183010, г.
Мурманск, ул. Спортивная, д. 13.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО
«Мурманский государственный технический университет»
Автореферат разослан
20 ноября
Ученый секретарь диссертационного совета
2012 г.
И.Н. Коновалова
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Главной приоритетной задачей Правительства
Российской Федерации и её научного сообщества является решение проблемы
продовольственной независимости и безопасности нашей страны.
В утвержденной Указом Президента РФ от 30 января 2010 г. № 120 «Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации» подчёркивается, что «Стратегической целью продовольственной безопасности является обеспечение населения страны безопасной сельскохозяйственной продукцией, рыбной и иной продукцией из водных биоресурсов и продовольствием». Основными
задачами Доктрины являются: «достижение и поддержание физической и экономической доступности для каждого гражданина страны безопасных пищевых
продуктов в объёмах и ассортименте, которые соответствуют установленным
рациональным нормам потребления пищевых продуктов, необходимых для активного и здорового образа жизни; обеспечение безопасности пищевых продуктов».
В утверждённой Правительством РФ «Концепции развития рыбного хозяйства на период до 2020 года» и «Стратегии развития АПК и рыболовства», обозначены основные проблемы рыбохозяйственной отрасли и намечены пути их
решения, в частности: «повышение эффективности... переработки водных биологических ресурсов за счёт внедрения новой техники и технологий глубокой и
комплексной переработки сырья, совершенствования методов хранения и транспортировки рыбной продукции». Существенное снижение вылова водных биологических ресурсов за последние годы и нерациональное использование гидробионтов в процессах переработки и производства пищевой рыбной продукции
выдвигают в число важнейших проблем создание и эффективное применение
нового поколения техники и технологий для комплексной безотходной переработки морских биоресурсов.
Эта задача может быть решена только на основе комплексной модернизации и технологического обновления всей производственной сферы рыбохозяйственного комплекса страны, высокого уровня профессионализма научных и
инженерных работников - производителей рыбной продукции.
Среди разнообразной пищевой продукции наибольшей биологической и
пищевой ценностью обладают продукты питания из морских гидробионтов, изготавливаемые в нашей стране в большом ассортименте. В настоящее время в
связи с ухудшением санитарно-эпидемиологического состояния многих групп
продуктов необходимо уделять всё большее внимание качественному аспекту и
безопасности продовольствия. Решение этих вопросов возможно на основе создания высокопроизводительных технологий производства продуктов питания с
заданным уровнем безопасности и качества.
Применяемые в рыбной отрасли традиционные технологии переработки
водных биологических ресурсов, характеризуются постоянным увеличением материальных затрат на топливо, электроэнергию, пар, воду и ручной труд, ухудшают качество, снижают рентабельность и конкурентоспособность готовой продукции, увеличивают антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Для создания эффективных инновационных технологий производства безопасной и качественной пищевой продукции, необходимо глубокое знание изменения свойств водного биологического сырья в зависимости от условий и ре-
4
жимных параметров обработки на всех этапах изготовления продукции: замораживания, размораживания, посола, копчения, формования, пастеризации, стерилизации и иных стадиях, составляющих единый производственный цикл.
Решению обозначенной выше проблемы посвящена данная работа. Она отвечает поставленным руководством страны задачам и реализована в рамках госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских работ федерального и
регионального уровня, что подтверждает её актуальность.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка
научных основ создания инновационных технологий производства пищевой
продукции из гидробионтов Арктического региона с использованием современных способов переработки водных биоресурсов, обеспечивающих интенсификацию технологических процессов обработки, а также повышение безопасности,
качества, пищевой ценности, конкурентоспособности рыбных товаров и экономической эффективности производства.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
• проанализировать современное состояние технологий обработки
водных биоресурсов и определить направления применения инновационного потенциала для создания продукции из гидробионтов с
улучшенными свойствами;
• обосновать и разработать критерии количественной оценки степени
инновационности разработок в области глубокой переработки гидробионтов;
• исследовать те элементы процессов тепло- массопереноса, которые
способны обеспечивать производство продуктов инновационной
направленности, но которые ранее не учитывались в силу сложности своей технологической реализации;
• обосновать применение электрофизических методов при разработке
новых или совершенствовании существующих технологий;
• разработать новые и усовершенствовать отдельные существующие
технологии, процессы и оборудование для производства продуктов
инновационной направленности из гидробионтов Арктического региона;
• разработать и утвердить техническую документацию и исходные
требования на аппаратурное оформление созданных технологий;
• установить степень инновационности разработанных технологий.
Научная концепция заключается в системном подходе к обоснованию и
разработке инновационных технологий производства пищевых продуктов из
гидробионтов Арктического региона на основе комплексного исследования закономерностей лежащих в основе физико-химических явлений протекающих в
во время превращения сырья в готовую продукцию. Комплексное исследование
охватывает способы и длительность процессов посола, формования, копчения,
стерилизации, обезвоживания, осаждении на полуфабрикат коптильных препаратов в электростатическом поле высокого напряжения, нагрев продукта в электромагнитном поле СВЧ. Оно касается также установления взаимосвязей между
биохимическими, физико-химическими, структурно-механическими и другими
трансформациями в биологическом сырье водного происхождения, обеспечи-
5
вающими, по сравнению с традиционными технологиями, сокращение продолжительности этапов производственного цикла, ресурсосбережение, повышение
уровня безопасности и улучшение качества готовой рыбной продукции. Всё это
должно служить модернизации и технологическому обновлению производственной сферы рыбохозяйственного комплекса России.
Базовые методологические работы. Большой теоретический и практический вклад в создание комплексных ресурсосберегающих технологий переработки гидробионтов и производства пищевой продукции, внесли учёные: М.П.
Андреев, С.А. Артюхова, В.П. Быков, В.В. Воробьёв, А.М. Ершов, Г.Н. Ким,
Э.Н. Ким, В.И. Курко, Т.К. Лебская, Г.В. Маслова, О.Я. Мезенова, С.А Мижуева,
М.Д. Мукатова, А.В. Подкорытова, И.А. Рогов, Т.М. Сафронова, Б.Н. Семёнов,
Т.Н. Слуцкая, Crean P.B., Del Valle F.R., Nickerson J.T.R., Subramaniam S. и др.
Методы исследования. В работе использовали современные методы биохимических, физико-химических, реологических, органолептических и микробиологических исследований с применением математического и физического
моделирования.
Научная новизна. Разработаны научные и практические основы создания
инновационных технологий производства пищевой продукции из гидробионтов
Арктического региона, базирующиеся на особенностях морского сырья северных широт. Они учитывают специфичность технологических процессов посола,
формования, копчения, стерилизации и электрофизических методов обработки
этого сырья, и обеспечивают сокращение продолжительности процессов обработки при существенном повышении уровня безопасности и качества рыбных
продуктов с заданными свойствами.
Исследованы и установлены особенности массообменных процессов в мясе
рыбы при посоле в растворе хлорида натрия. На основе математической модели
определены значения коэффициентов диффузии NaCl в мышечную ткань ряда
видов рыбы и установлен характер их изменения в процессе просаливания рыбы.
Установлена зависимость коэффициента диффузии от температуры солевого
раствора и содержания липидов в мясе рыбы. Исследован пограничный слой
раствора поваренной соли у поверхности объекта посола, что позволило повысить точность расчёта продолжительности просаливания гидробионтов с учётом
содержания NaCl в центре тела рыбы. Установлено влияние технологических
параметров процесса посола на равномерность просаливания рыбы по толщине
слоя обрабатываемого сырья.
Получены уравнения регрессии, описывающие влияние ингредиентов (морская капуста и структурообразователи) на качество формованного продукта из
гидробионтов, изготовленного на основе слабосолёного филе малорентабельных
видов рыб морей Арктического региона.
Научно обоснован и разработан технологический процесс осадки созданного формованного рыбного продукта на основе выявленной зависимости относительного реологического показателя, характеризующего «монолитность» консистенции в зависимости от продолжительности осадки и вводимых ингредиентов.
Установлен белковый и микроэлементный состав формованного продукта, обусловливающий его лечебно-профилактическую направленность.
Разработаны и научно-обоснованы инновационные способы и устройства
для получения коптильных препаратов из дымовых выбросов, использование ко-
6
торых позволило создать технологию производства слабосолёной рыбной продукции с ароматом копчения.
Разработан и научно обоснован способ холодного копчения рыбы с использованием коптильного препарата и электростатического поля высокого напряжения (ЭСПВН), позволяющий сократить продолжительность технологического
процесса копчения на 12-20% по сравнению с дымовым копчением, интенсифицировать процесс обезвоживания рыбы и существенно улучшить качество готовой продукции.
Выявлено влияние на полноту осаждения диспергированного коптильного
препарата на поверхность рыбы связывающих показателей: расстояния между
электродами, температуры технологической коптильной среды и продолжительности подсушки поверхности рыбы.
Установлена регрессионная зависимость между качеством готовой продукции технологического процесса холодного бездымного копчения и такими его
параметрами, как продолжительность диспергирования, кратность обработки
рыбы препаратом и напряжённость ЭСПВН в зоне сушки.
Впервые разработан и научно обоснован способ изготовления консервов из
мороженой печени рыб с использованием СВЧ-нагрева, позволяющий значительно улучшать качественные характеристики готового продукта. Выявлены
причины появления горького привкуса консервов из мороженой печени рыб,
произведённых при использовании традиционных градиентных технологий, устраняемого применением СВЧ-технологий и внесением безопасных пищевых добавок.
Впервые разработан и научно обоснован энергосберегающий способ стерилизации рыбных консервов на основе фактического стерилизующего эффекта,
используемого в качестве автоматически регулируемого параметра во взаимосвязи с показателями безопасности и качества консервной продукции.
Впервые разработан и научно обоснован интегральный критерий инновационности (ИКИ) предлагаемых технологий, основанный на таких частных критериях, как безопасность, уровень качества продукции, рентабельность, конкурентоспособность готового продукта и практическая значимость созданной технологии. Разработано программное обеспечение, позволяющее количественно
оценить инновационность технологической разработки.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
• концептуальный подход к созданию инновационных технологий продуктов из гидробионтов;
• интегральный критерий инновационности для комплексной количественной оценки степени новшества созданного продукта или технологии;
• математическая модель и результаты исследований процесса посола рыбы в растворе поваренной соли; значения коэффициентов диффузии для некоторых видов рыб и характер их изменения по мере просаливания тканей рыбы, а
также в зависимости от температуры солевого раствора и жирности рыбы; близкие к оптимальным режимы посола мелкой рыбы и филе в тузлуке слоем в несколько рядов; способ посола мелкой рыбы и филе и устройство для его осуществления, позволяющие солить рыбу в слое;
• уравнения регрессии, описывающие влияние вводимых ингредиентов на
качество формованного продукта; результаты исследования процесса осадки
7
созданного формованного продукта; уравнение регрессии, выражающее зависимость относительного реологического показателя, характеризующего монолитность консистенции продукта, от продолжительности осадки;
• научно-обоснованные технологические решения по созданию формованного продукта из гидробионтов на основе слабосолёного филе малорентабельных видов рыб с использованием морской капусты и структурообразователя;
• научно обоснованные способы и устройства для получения новых коптильных препаратов из дымовых выбросов и технологии изготовления слабосоленой рыбной продукции с ароматом копчения;
• математические модели процесса осаждения коптильного препарата на
рыбу; уравнения регрессии процесса холодного бездымного копчения, связывающие качество готового продукта с продолжительностью диспергирования и
кратностью обработки рыбы препаратом, а также с напряженностью ЭСПВН в
зоне сушки; способ холодного копчения рыбы с применением коптильного препарата и ЭСПВН;
• научно обоснованное технологическое решение по изготовлению консервов из мороженой печени рыб с применением СВЧ-нагрева; режим стерилизации для консервов из печени рыб, приготовленных с использованием СВЧнагрева для улучшения качественных характеристик продукта; результаты исследования влияния различных добавок и их комбинаций на изменение качества мороженой печени в процессе её холодильного хранения;
• модернизированный способ стерилизации консервов из печени трески,
основанный на вычислении фактического стерилизующего эффекта и использовании его в качестве основного регулируемого параметра.
Практическая значимость и реализация результатов работы. На основании результатов исследований разработана, согласована и утверждена техническая документация: ВТУ 348-90 по изготовлению рыбы холодного бездымного
копчения; ТУ 9263-001-22623954-95 «Рыба холодного копчения «Гастрономическая» и ТИ № 001 – 95; ТУ 9269-002-22623454-95 «Сельдь малосолёная «Гастрономическая» и ТИ № 002 – 95; ТУ 9214–001-56963868-02 «Полуфабрикаты мясные деликатесные охлаждённые», и ТИ, ТУ 2455-001-00471633-03 «Препарат
коптильный «Сквама-2» и ТИ, Изменение № 1 ТУ 2455-001-00471633-03; ТУ
9263-004-00471633-07 «Рыба слабосоленая с ароматом копчения. Технические
условия» и ТИ, формованный рыбный продукт «Морское ассорти» (ТУ 9263005-00471633-09 и ТИ); ТУ 927-008-00471633-11 «Сельдь малосолёная «Гастрономический деликатес» и ТИ; ТУ 9263-016-00471633-11 «Рыба холодного копчения «Гастрономический деликатес» и ТИ; «Консервы паштетные многокомпонентные с использованием печени тресковых» - ТУ 9271-008-00471633-12 и
ТИ; «Инструкция на модернизированный способ стерилизации консервов».
Проведена опытно-промышленная апробация разработанных технологий
на 17 предприятиях г. Мурманска, Мурманской области и Санкт-Петербурга.
Разработанные автором способы и устройства для изготовления
различных видов продуктов из гидробионтов и коптильных препаратов
защищены 8 авторскими свидетельствами и патентами.
Разработанные автором научные положения и практические решения
нашли применение при организации научно-исследовательской работы
8
студентов, магистрантов и аспирантов, результаты исследований используются в
учебном процессе на кафедре «Технологии пищевых производств» МГТУ
Апробация работ. Основные результаты работы были представлены
на 56 научных конференциях международного, всероссийского и
регионального уровней.
Новые виды продукции: «Морское ассорти», «Печень трески бланшированная», коптильный препарат «Сквама-2» «Слабосоленая ароматизированная
продукция из сельди и форели» и другие были удостоены различных наград на
международных рыбопромышленных выставках.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано более 100 работ,
46 из которых представлены в автореферате, в том числе 15 в ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК; монография (в соавторстве), 2
учебника (в соавторстве), учебное пособие (в соавторстве); научные статьи и материалы в научно-практических изданиях, трудах международных, всесоюзных
и всероссийских конференций; новизна технологических и технических решений отражена в 8 авторских свидетельствах и патентах РФ и в 1 свидетельстве о
госрегистрации программы для ЭВМ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, восьми
глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 362 стр., включает 108 таблиц, 128 рисунков, 402 литературных источника.
Личное участие автора. Личный вклад соискателя заключается в определении цели и постановке задач, формулировании научной концепции и математических моделей, организации и проведении экспериментов и теоретического
анализа, в статистической обработке, интерпретации и публикации полученных
результатов, в выявлении и научной формулировке новых закономерностей, а
также в непосредственном участии в разработке технической документации на
новые виды пищевых продуктов и их промышленной апробации на пищевых
предприятиях г. Мурманска, Мурманской области и г. Санкт-Петербурга. Под
научным руководством диссертанта выполнены и защищены диссертации на соискание учёной степени канд. техн. наук Волченко В.И. (2004 г.), Димовой В.В.
(2006 г.), Низковской О.Ф. (2009 г.), в соруководстве работы Беспаловой В.В.
(2008 г.) и Кайченова А.В. (2011 г.).
Содержание работы
Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель и
задачи исследований, показана научная новизна и практическая значимость данной работы.
В первой главе «Анализ состояния вопроса, научные и практические
предпосылки создания инновационных технологий продуктов из гидробионтов» по результатам изучения отечественных и зарубежных источников, анализа современного состояния проблемы обозначены направления исследований
и разработана концепция глубокой переработки гидробионтов, предусматривающая получение продукции с улучшенными свойствами, повышение экономической эффективности производства.
Во второй главе «Методология, объекты и методы исследований» изложен методический подход к организации выполнения научно-
9
экспериментальных работ, представлена программно-целевая модель исследований (рис.1).
Анализ современного состояния разработки новых технологий
из гидробионтов
Формулирование целей и задач исследований
Исследование процесса
посола рыбы в области
интенсификации массопереноса с использованием
полученных результатов в
технологии посола и копчения рыбы и морепродуктов;
Исследование и оптимизация процесса осаждения коптильного препарата на
рыбу в ЭСПВН
Обоснование и разработ-ка
объективных критери-ев
степени (высокой, средней,
низкой) иннова-ционности
технологических разработок
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Обоснование и разработка технологии бездымного копчения рыбы
с применением ЭСПВН
Исследование и оптимизация процесса изготовления слабосо-леной
рыбной продукции с
ароматом копчения
Обоснование и разработка технологии
консервов из печени
рыб с применением
СВЧ-нагрева с разработкой модернизированного способа стерилизации
Разработка интегрального критерия
инновационности
Разработка инновационных технологий и техники изготовления продуктов из гидробионтов
Слабосолёная
продукция из
гидробионтов
Формованная рыбная продукция с
улучшенными
свойствами
Коптильные препараты и
устройства для
их изготовления
Рыба слабосолёная с ароматом копчения
Рыбопродукция холодного бездымного
копчения
Консервы из
мороженой
печени гидробионтов
Разработка НД, аппаратурного оформления, исходных требований на оборудование
Практическая реализация результатов исследований
Рис. 1 Программно-целевая модель исследований
Объекты исследования: водные биоресурсы морей Арктического региона
(сайка, путассу, мойва, треска, сельдь атлантическая и др.) в свежем, охлаждён-
10
ном, мороженом виде и готовой для реализации продукции, коптильные препараты из дымовых выбросов дымогенератора и промышленных коптильных установок, технологическое оборудование и технологические процессы, протекающие при различных видах обработки сырья, технологии изготовления инновационной безопасной и качественной рыбной продукции.
В работе использовали ортогональный центральный композиционный план
(ОЦКП) второго порядка для двух и трёх факторов и метод планирования эксперимента (план Плаккетта-Бермана). Обработка результатов осуществлялась статистическими методами с использованием ЭВМ, включая парную и множественную регрессию.
В третьей главе «Обоснование и разработка технологии производства
солёной рыбы приведены результаты аналитических и экспериментальных исследований массообменных процессов, происходящих в тканях гидробионтов
при просаливании.
Исследование коэффициента диффузии и пограничного слоя при технологическом процессе посола
Для получения количественных закономерностей, характеризующих диффузию соли, была предложена математическая модель тузлучного посола рыбы
на основе второго закона Фика:
∂2S
∂S
=D 2,
∂x
∂τ
(1)
где S = S ( x,τ ) – соленость мяса рыбы, D – коэффициент диффузии соли в рыбе.
Решение задачи диффузии соли проводили исходя из предположения о том,
что диффузия осуществляется в неограниченной пластине толщиной 2ℓ (ℓ – полутолщина пластины). На поверхности пластины устанавливается постоянная
соленость раствора S0. Принимается, что Sp – соленость тузлука.
Граничные условия имеют вид:
S (l,τ ) = S 0
(2)
∂S
( 0,τ) = 0 .
∂x
(3)
Используя вариационный метод решения задачи диффузии, приходим к
следующему выражению (А.М. Ершов, Ю.Т. Глазунов, В.В. Димова, 2006):
S (0,τ ) = S ест
⎛D
⎞
⎛
− 2 , 4706⋅⎜ 2 τ − 0 , 0843 ⎟ ⎞
⎝l
⎠⎟
⎜
+ C0 ⋅ 1 − e
⎜
⎟,
⎝
⎠
(4)
где τ – время, прошедшее от начала посола рыбы, с; S(0, τ) – соленость в центре объекта, %; Sест = 0,2–0,4
% – естественная соленость рыбы; С0 = So – концентрация солевого раствора в пограничном слое у поверхности рыбы, %. Эта величина связана с концентрацией тузлука при посоле Ср, но может существенно отличаться от нее.
Данная формула справедлива для времени посола τ > τ′, где τ′ – время, за
которое соленость достигает средней плоскости образца, с:
τ ′ = 0,0843
l2
D
(5)
11
Экспериментально были определены значения коэффициента диффузии соли в рыбе D для мойвы, путассу, скумбрии, окуня, сайды, угря двумя способами:
на основе закона потенциалопроводности и по методу В.Д. Ермоленко. Значения
D, найденные с помощью данных методов, оказались близки.
В первый период посола наблюдается резкое уменьшение D в мясе представленных выше видов рыб, которое происходило до достижения концентрации
соли в тканевом соке рыбы от 7 до 10 %. Во второй период посола D незначительно возрастал по мере просаливания (рис. 2).
Граница раздела между первым и вторым периодами принималась, как и у
других исследователей, (например у Н.Н. Рулева): по достижению критической
концентрации соли в мясе рыбы (в среднем 8 %). В то же время по теории Крина
границу раздела определяют минимальные значения коэффициента диффузии.
Средние значения коэффициента диффузии D в первом и втором периодах зависят от химического состава (жирности) рыбы (Ж, %) и температуры солевого
раствора (t, 0С). Для первого периода DI определяется по формуле:
DI = ξ (0,66 − 0,003 Ж + 0,02t ) ⋅ 10 −9 м 2 с ,
(6)
где ξ – коэффициент, учитывающий изменение диффузионных свойств рыбы по мере просаливания
Для второго периода среднее значение DII меньше на 10 % такового в первом
периоде.
Повышение температуры посола приводит к возрастанию величины D
(рис. 3) и, следовательно, скорости просаливания, увеличение содержания жира
в рыбе снижает его значения (рис. 4) – скорость посола уменьшается.
Рис. 2 Изменение коэффициента диффузии соли в мясе различных видов рыб при их посоле в тузлуке в зависимости от средней солености образцов (ρ= 1.20 г/см3, t = 18 0C); 1 { - угорь; 2 - c - мойва; 3 - - путассу; 4 - y - филе сайды; 5 - U - окунь
Установленный на основе экспериментов характер изменения при различных температурах посола показывает, что изменение D связано со структурной
12
трансформацией тканей рыбы, главным образом, состоянием белков, что подтверждает положения “фронтальной” теории.
Рис. 3. Зависимость средних значений коэффициента диффузии соли в мясе путассу от температуры тузлука. (ρ= 1.20 г/см3)
о – средние значения коэффициента диффузии (рассчитаны по закону потенциалопроводности)
на I этапе посола до достижения образцами солености 7-10%; U - то же на II этапе посола после достижения образцами солености 7-10%.
Рис. 4. Зависимость коэффициента диффузии соли в мясе рыбы при посоле в тузлуке от ее
жирности. о – средние значения коэффициента диффузии (рассчитаны по закону потенциалопроводности) на I этапе посола до достижения образцами солености 7-10%; U - то же на II этапе посола после достижения образцами солёности 7 – 10 %
Для определения эффективной концентрации соли в пограничном слое у
поверхности объекта посола (С0, %) по известной величине концентрации тузлука (Ср, %) нами предложена формула:
C 0 = aC p ,
(7)
где а – коэффициент.
Под пограничным слоем понимается тонкий слой солевого раствора у поверхности просаливающейся рыбы, где происходит быстрое изменение концентрации раствора от величины С0 до Ср. Образование пограничного слоя объясняется интенсивным переходом соли из раствора вблизи поверхности в мясо рыбы
и выходом влаги при просаливании. Данные процессы особенно характерны для
первого периода посола.
13
Значения коэффициента а приведены в табл. 1.
Таблица 1 - Значения коэффициента а для различных видов рыб
Наименование
объекта посола
Филе сайды мороженое
Окунь свежий
неразделанный
Мойва мороженая
неразделанная
Филе скумбрии
мороженое
Угорь мороженый обезглавленный
Путассу свежая
неразделанная
Содержание
жира, %
1,3
7,0
Температура
тузлука, 0С
18
18
Коэффициент а
9,7
18
0,30
13,4
18
0,32
15,0
18
0,38
2,0
2,0
2,0
2,0
9
18
25
30
0,67
0,68
0,88
0,92
0,66
0,41
Изучение закономерностей посола мелкой рыбы и филе
Определены границы слоя рыбы, при которых соленость продукта во всех
срезах слоя должна быть равномерной в пределах ошибки ±0,5 %. Установлено
влияние на равномерность просаливания температуры, плотности тузлука, плотности орошения поверхности слоёв рыбы и филе. Данные режимы учтены при
разработке требований на проектирование посольной ванны МПВ 01 и использованы во время промышленных испытаний.
На основе экспериментальных данных об изменении плотности тузлука
(рис. 5) была определена толщина слоя мойвы и филе скумбрии при посоле в неподвижном тузлуке, позволившая получить однородный по солености полуфабрикат с оптимальным содержанием соли от 4 до 5 %.
, мм
Рис. 5. Изменение плотности ρ тузлука по толщине слоя мойвы при её посоле в слоях различной толщины. (ρ = 1.20 г/см3; t = 150C; τ = 50 мин.)
При достижении солености в центре от 3,6 до 4 %, средняя соленость образцов составляет от 4,0 до 5,0 %. Заданных значений солености от 3,6 до 4,0 %
мойва достигает через 60 мин процесса посола при толщине слоя 120 мм, филе
скумбрии – через 70 мин посола в слое толщиной 100 мм. Аналитические расче-
14
ты были подвергнуты экспериментальной проверке, которая показала хорошее
совпадение экспериментальных и расчетных результатов (рис. 6).
Рис. 6. Изменение расчетной и экспериментальной солености мойвы в центре образцов по толщине слоя. Толщина слоя при посоле 120 мм.
(○ – изменение расчетной солености мойвы в центре образцов по толщине слоя через 30 мин.
посола; U - через 40 мин. посола; □ – через 50 мин. посола; ● – через 60 мин. посола; S - по
данным эксперимента через 60 мин.)
По результатам расчетов и с учетом конструктивных особенностей большинства механизированных посольных ванн процесс посола проводили при
толщине слоев 150 мм для филе скумбрии и 170 мм для мойвы.
Повышение температуры тузлука увеличивает неоднородность просаливания рыбы по толщине слоя. Увеличение плотности тузлука уменьшает разброс
значений солености в готовом продукте. Выявленные закономерности наблюдаются как при посоле филе скумбрии, так и мойвы (рис. 7).
Рис.7. Зависимость максимального разброса соленостей по толщине просаливающегося слоя
для мойвы и филе скумбрии от температуры (t), плотности тузлука (р) и плотности орошения
(m). USм = f (t) для мойвы (х) 1 для филе скумбрии (●) 4;USм = f (ρ) для мойвы (х) 2 для филе
скумбрии (●) 5; USм = f (m) для мойвы (х) 3 для филе скумбрии (●) 6.
Таким образом, при посоле рыбы в тузлуке слоем в несколько рядов увеличение плотности тузлука и снижение температуры позволяют получить рыбу более однородную по содержанию соли.
Изучение посола с применением циркуляции тузлука и орошением поверхности рыбы
По результатам экспериментов определены рациональные плотность орошения и максимальная толщина слоев мойвы и филе скумбрии при посоле. При
толщине слоя мойвы 170 мм, филе скумбрии 150 мм и времени посола соответ-
15
ственно 60 и 70 мин, плотность орошения составила 4,2·10–4 (м3/с)/м2, а плотность тузлука 1,18–1,20 г/см3 при температуре раствора поваренной соли 15 0С.
При посоле мойвы и филе скумбрии в таких условиях был получен полуфабрикат с соленостью от 4 до 5 %, соответственно, который целесообразно использовать для изготовления копченой и слабосоленой продукции. Установленные
технологические режимы были испытаны в механизированной посольной ванне
МПВ 01.
Однако, теоретически можно предсказать, что имеется какая-то плотность
орошения, при которой ∆Sм = 0. В данном случае (рис. 8) для слоя мойвы толщиной 170 мм и филе скумбрии толщиной 150 мм такой плотностью орошения является величина 18,5·10-4 (м3/с)/м2 (рис. 9).
Рис.8 Зависимость максимального разброса соленостей по толщине просаливающегося слоя
мойвы и филе скумбрии от плотности орошения тузлуком.
ρ = 1,20 г/см3, t = 150C.
K2 =
ΔS мТ
1
0,99
, K2 =
= 0,77 для мойвы K 2 =
= 0,80 для филе скумбрии.
0
1,30
1,24
ΔS м
1 - USм = f (m) для мойвы; 2 - USм = f (m) для филе скумбрии.
Толщина слоя мойвы 170 мм, время посола 60 мин. Толщина слоя филе скумбрии 150 мм, время посола 70 мин.
С помощью уравнения (5) и с учётом изменения плотности тузлука внутри
слоя рыбы были рассчитаны максимальные отклонения ∆Sм при m = 0 для следующих значений толщины слоёв, мм: 300, 260, 220, 180, 170, 140, 120 (рис. 10).
Результаты расчёта сравнили с результатами эксперимента. Расчётные и
экспериментальные значения оказались довольно близки. Расхождение экспериментальных и расчётных кривых, представленных на рис. 9, минимальны при
толщинах слоёв до 180 мм (кривые 5, 6); однако, для слоёв толщиной 260 мм и
выше эти расхождения несколько увеличиваются (кривые 2, 3). Вместе с тем, в
диапазоне небольших разбросов солёности ∆Sм ≤ 1 эти расхождения невелики.
Например, для слоя толщиной 260 мм при ∆Sм = 1 величина плотности орошения
m, найденная на основе экспериментальной кривой, отличается менее чем на 4 %
от таковой, найденной с помощью расчётной кривой (рис. 9). Поэтому графические зависимости (рис. 7) можно использовать для выбора плотности орошения
для слоя определённой толщины.
16
Рис. 9 Зависимость максимального разброса соленостей по толщине просаливающегося слоя
мойвы для слоев различной толщины от плотности орошения тузлуком. Время посола 60 минут.
х – экспериментальные точки;
● - расчетные точки
1 – толщина просаливающегося слоя 300 мм; 2 – 260 мм; 3 – 260 мм (эксперимент); 4 – 220 мм;
5 – 180 мм (эксперимент); 6 – 180 мм; 7 – 150 мм (эксперимент); 8 – 140 мм; 9 – 120 мм
); 6 – 180 мм; 7 – 150 мм (эксперимент); 8 – 140 мм; 9 – 120 мм.
С помощью рис.9, задаваясь желаемым разбросом солености, например, в
нашем случае 1 %, можно определять при любой толщине слоя величину плотности орошения, которая позволит получить продукт в заданных пределах по
содержанию соли. Так для максимального разброса солености 1 % построены
зависимости толщины слоя от плотности орошения (рис. 10).
Рис 10. Зависимость толщины просаливающегося слоя от плотности орошения тузлуком
при заданном максимальном разбросе солёностей получаемой рыбы 1 %: 1 – мойва (время посола 60 мин); 2 – филе скумбрии (время посола 70 мин)
Используя построенные прямые, можно определить для любой толщины
слоя мойвы и филе скумбрии необходимую плотность орошения, позволяющую
достигать при просаливании в слое разброс солености не более 1 % и получать
17
соленый полуфабрикат с содержанием соли в пределах от 4 до 5 % при времени
посола 60 мин для мойвы и 70 мин для филе скумбрии.
Таким
образом,
используя
предложенный
экспериментальноаналитический метод при минимуме экспериментов с применением выражения
(5), можно найти для выбранной толщины просаливающегося слоя необходимую
плотность орошения, позволяющую получить однородный по солёности продукт
в заданных пределах, например, в нашем случае от 4 до 5 %.
На основании полученных результатов исследований и выводов, разработана и утверждена НТД на производство новых видов малосолёной и копчёной
продукции из гидробионтов, а также исходные требования на проектирование
механизированной посольной ванны для равномерного просаливания мелкой
рыбы и филе в тузлуке слоем в несколько рядов.
В четвёртой главе «Обоснование и разработка технологии формованной продукции из гидробионтов с улучшенными свойствами» приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований.
С целью улучшения качества филе этих слабосозревающих видов рыб в
процессе тузлучного посола, использовался созреватель «Райнофикс», который
инициирует активность пептидгидролаз при определённых значениях (5 – 6) рН
среды. Действие «Райнофикс» оценивали по комплексу органолептических и
химических (НБА/АО) показателей, (рис. 11).
Рис. 11. Значения небелкового азота в филе путассу и сайки до и после посола: о – опытные
образцы, к – контрольные образцы
Данные экспериментов выразительно свидетельствуют о положительном
действии созревателя на активизацию деятельности ферментов пептидгидролаз в
филе и путассу, и сайки и, как следствие, о нарастании такого объективного показателя созревания, как НБА/ОА (рост значений от 0,11 – 0,13 % перед посолом
до 0,16 – 0,19 % по его окончании). В контрольных экспериментах такого роста
показателей созревания не наблюдается.
18
Для создания стабильного по составу и свойствам пищевого продукта, названного «Морским ассорти», одновременно с формованием подготовленной
смеси, вводимой в оболочку под давлением, использовали специфические вещества – структурообразователи: желатин, агар, каррагинан «Гель-Гум», «Желина»
и «Аспита-Экстра». Монолитность консистенции продукта оценивали по величине относительного реологического показателя. Качественная характеристика
продукта после формования и осадки в течение суток, оцениваемого органолептическими и реологическими методами, представлена на рис. 12.
Качество формованного продукта «Морское ассорти» было признано наилучшим при использовании структурообразователя «Аспита Экстра», который
рекомендован для изготовления формованного продукта.
Экспериментально установлены оптимальные дозировки морской капусты
и структурообразователя в пищевом продукте.
При выявлении оптимальных параметров процесса изготовления «Морского ассорти» применяли ортогональный центральный композиционный план второго порядка для двух факторов, (табл. 2).
Рис. 12. Органолептическая и реологическая оценка качества «Морское ассорти» в зависимости от используемого структурообразователя.
○- средняя органолептическая оценка, баллы;
Δ- средняя оценка относительного реологического показателя, %
Таблица 2 - Значения изменяемых факторов, их интервалы и пределы варьирования
Факторы
Массовая доля добавляемой к рыбе
морской капусты, Х1
Массовая доля добавляемого к рыбокапустной массе структурообразователя «Аспита Экстра», Х2
Размерность
Уровни
Интервалы
варьирования
-1
0
+1
%
20
25
30
5
%
10
15
20
5
Реализация экспериментов и обработка полученных данных позволили
получить следующие уравнения регрессии, адекватно описывающие влияние
19
вводимых в продукт добавок на органолептическую оценку качества
формованного продукта, в котором в качестве основного сырья использовали
филе путассу (Y1) и филе сайки (Y2)
Y1 = 19,55 + 2,68 X 1 − 0,05 X 12 + 1,56 X 2 − 0,05 X 22
Y2 = −10,52 + 2,23 X 1 − 0,05 X 12 + 1,18 X 2 − 0,04 X 22
(8)
(9)
Полученные уравнения регрессии позволяют не только предсказать значение функции отклика для заданных условий проведения эксперимента, но и
дают информацию о форме поверхности отклика, (рис. 13 (а и б).
Установлены оптимальные значения факторов, влияющие на высокую
Рис. 13. Графики функции отклика Y1 (а) и Y2 (б) в выбранной области факторного пространства
(уравнения 10 и 11).
органолептическую оценку «Морского ассорти» (24,1 – 24,3 балла), которые
имеют следующие значения: для продукта «Морское ассорти» с использованием
филе путассу и сайки: X1 - количество добавляемой к рыбе морской капусты
должно составлять, соответственно 25 и 24 %; X2 - количество добавляемого
структурообразователя, соответственно 15 и 14,5 %.
Исследовано влияние продолжительности и температуры процесса осадки
на реологические свойства формованного продукта.
В результате обработки экспериментальных данных, полученных методом
математического планирования, найдено уравнение регресии, с учётом
фиксированной температуры осадки (3±1 0С):
θ = 13,26 − 0,15 ⋅ τ 2 (1 + 0,27 ⋅ ln(τ )) ,
(10)
где: θ – относительный реологический показатель, %; τ - продолжительность осадки, ч. (τопт =
23,0 ч.).
С учётом τопт был проведён очередной эксперимент по осадке изготовленного формованного продукта «Морское ассорти» при температуре 2 – 4 0С с
минимальным относительным реологическим показателем (θτ=23,0 ч = 2,07 – 4,17
%), который свидетельствовал о высоком качестве продукта после процесса
осадки.
По результатам исследований разработана технологическая схема изготовления формованного продукта «Морское ассорти»: прием мороженого сырья→
размораживание→сортировка и мойка→ разделка на филе обесшкуренное и
мойка→ посол, совмещенный с созреванием→ подсушка→ составление смеси
(рыбное филе, морская капуста, структурообразователь) → формование→ осадка→ упаковывание→ маркирование→хранение.
20
Установлена ценность «Морское ассорти» как возможного продукта лечебно-профилактического назначения.
Данные аминокислотного состава белков формованного продукта, макро- и
микроэлементного состава «Морское ассорти», (табл. 3), показывают, что 50 г
продукта обеспечивают уровень суточного удовлетворения потребности человека по содержанию йода на 100 %, селена на 50%, белковым веществам на 6 - 12
%, по калию на 2,5 %, что свидетельствует о лечебно-профилактической направленности продукта.
Таблица 3.- Химический состав основных ингредиентов и формованного
продукта «Морское ассорти»
Объекты
исследований
Путассу филе
Морская
Сушёная
капуста
После
(Laminaria
замачиjaponica)
вания и
варки
«Морское ассорти»
Норма суточной физиологической потребности человека,
мг/сутки
Среднее содержание нутриентов, мг/100 г
Белковые
I2
K
Cu
Co
вещества
18500
0,135
330
0,15
0,01
11600
240,0
6250
0,7
0,7
Se
-
990
2,0
0
0,014
0,003
-
13200
58000 –
117000
0,31
0,15
121,24
2500
0,009
1,0
не обн.
0,01
0,075
0,030,075
С целью установления сроков годности продукта, были выработаны три
партии продукции, которые направлялись на хранение при температуре от 0 до
минус 5 0С и от 1 до плюс 5 0С. В качестве контрольной изготовлена партия
«Морское ассорти» из слабосоленого филе без применения пищевых добавок и
также направлена на хранение.
По результатам проведённых исследований качества нового продукта
«Морское ассорти» в процессе хранения (рис. 14-15, 16-17) установлены следующие сроки его годности: при температуре плюс 3 ± 2 0С – 20 суток; при температуре минус 2,5 ± 2,5 0С – 30 суток.
Проведены эксперименты по модифицированию продукта путём введения
в базовую, уже отработанную рецептуру бланшированных мяса северной креветки и филе кальмара в количестве 15 % к массе филе рыбы. Полученные формованные изделия «Морское ассорти-2» и «Морское ассорти-3», исследовали в
процессе хранения и сравнивали с базовым продуктом (табл. 4).
Данные, представленные в таблице 4, однозначно свидетельствуют о том,
что по комплексу качественных показателей модифицированные формованные
продукты практически не отличаются от базового варианта «Морское ассорти».
Полученные данные экспериментов по модифицированию базового ингредиентного состава формованного продукта открывают практически неограниченные возможности для создания новых видов «Морское ассорти», которые
могут быть обогащены разнообразными пищевыми ингредиентами, такими, к
21
примеру, как крабовое мясо, икра морских ежей, мясо мидий, кукумарии, комплексы витаминов и ряд других.
Рис. 14. Изменение буферности в процессе хранения: при температуре +1 плюс 5 0С. I, II, III –
опытные партии, К – контрольная партия
Рис. 15. Изменение буферности в процессе хранения: при температуре 0 минус 5 0С. I, II, III –
опытные партии, К – контрольная партия
Рис. 16. Изменение lg КМАФАнМ в процессе хра- Рис. 17. Изменение lg КМАФАнМ в процессе хранения при температуре +1 плюс 5 0С. I, II, III – нения при температуре 0 минус 5 0С. I, II, III –
опытные партии, К – контрольная партия
опытные партии, К – контрольная партия
Таблица 4. - Результаты исследования качества модифицированных формованных продуктов в процессе хранения
Продукт
Морское
ассорти -2
Морское
ассорти -3
Морское
ассорти
Органолептическая
оценка, баллы
0
24,4
±0,2
24,2
±0,1
24,1
±0,5
30
24,0
±0,1
23,9
±0,3
23,7
±0,4
Относительный
НБА/ОА,
реологический
%
показатель, %
Продолжительность хранения, сутки
0
30
0
30
4,17
9,4
16,2
19,7
±0,2
±0,7
2,09
4,17
16,2
20,1
±0,2
±0,5
4,17
9,4
16,2
20,4
±0,2
±0,2
Количество
МАФАнМ,
кл/г
0
5х
10 2
3х
10 3
2х
10 3
30
1,2 х
10 4
6,3 х
10 3
9х
10 3
В пятой главе «Обоснование и разработка технологии и оборудования
для изготовления коптильного препарата с изготовлением малосолёной ры-
22
бы с ароматом копчения» приведены результаты соответствующих теоретических и экспериментальных исследований.
Одной из актуальных проблем коптильных производств является утилизация дымовых выбросов. Решение этой проблемы было предложено в Дальрыбвтузе (Ким Э.Н., 1986). Однако созданное устройство и способ для очистки дыма
и получения коптильного препарата не лишены определенных недостатков. В
этой связи нами создана и смонтирована на коптильном заводе МПКО «Север»
(Мурманск) опытно-промышленная двухцилиндровая установка по очистке дымовых выбросов и получению коптильного препарата (рис. 18).
Рис 18. Устройство для получения коптильного препарата:
1 – цилиндр промывки дыма; 2 - бачок для моющего раствора; 3 - вентили; 4 - патрубок слива
коптильной жидкости; 5 – насос циркуляции; 6 - электронагревательный элемент; 7 - патрубок
слива осадков; 8 - коптильная жидкость I ступени; 9 – скруббер Вентури; 10 - вентилятор; 11 дымоводы: 12 - кольцевой водопровод; 13 – форсунки; 14 – воронка слива в канализацию; 15 –
водопровод первоначального заполнения цилиндров; 16 – коптильная жидкость II ступени
С использованием трёхфакторного ОЦКП была проведена оптимизация
процесса изготовления препарата. Факторами, имеющими наибольшее влияние
на качество продукта, были выбраны объём препарата в каждом цилиндре, дм3 –
Х1, продолжительность насыщения, ч – Х2, температура препарата, 0С - Х3. Качество коптильного препарата выражено в виде обобщённого параметра оптимизации Y, включающего следующие частные отклики: оптическая плотность - Y1,
содержание фенолов – Y2, органолептическая оценка интенсивности окрашивания препарата – Y3.
В ходе проведения экспериментов и компьютерной обработки результатов
получено следующее уравнение регрессии:
(11)
Y = 6,48 + 0,02 X 1 − 0,45 X 2 − 0,37 X 3 + 0,0002 X 12 + 0,021X 22 + 0,009 X 32
С помощью уравнения регрессии выявлены оптимальные факторы: объём
препарата в каждом цилиндре – 32 дм3, продолжительность насыщения 8 ч, температура препарата – 20 0С. В соответствии с найденными оптимальными факторами был проведён эксперимент по изготовлению препарата, который имел
23
следующие показатели качества: оптическую плотность 2,1; содержание фенолов 0,2 %, интенсивность цвета – 10 баллов. Полученный коптильный препарат
был использован при изготовлении таких видов продукции холодного бездымного копчения, как скумбрия, салака и мойва, а также пресервов «Ставрида филе-кусочки подкопчённые в масле». Вся продукция получила высокое одобрение
на дегустационном совете МПКО «Север» и рекомендации по установлению
сроков годности, а также разработке и утверждению ТД. На способ производства
коптильного препарата выдан патент РФ № 2045909.
С целью повышения производительности установки было разработано новое устройство для очистки дымовых выбросов коптильных камер и получения
коптильных препаратов, состоящее из двух цилиндров промывки дыма и скруббера Вентури. Это устройство позволяет получить три и более видов коптильных препаратов, в отличие от известных конструкций и было признано изобретением (патент РФ № 2101965).
С учётом создания малых коптильных предприятий на кафедре ТПП МГТУ
в качестве аппарата для получения жидкой коптильной среды был создан
абсорбер, представляющий собой металлический корпус прямоугольной формы,
выполненный из нержавеющей стали (рис. 19).
Рис. 19. Опытно-промышленная установка по изготовлению коптильного препарата
«Сквама-2»: 1 – корпус; 2 – форсунки; 3 – зоны абсорбции дымовых компонентов; 4 – уровнемер коптильной жидкости; 5 – насос.
На устройство и способ получения коптильного препарата выдан патент РФ
№ 2172106.
Технологическая схема получения коптильного препарата «Сквама-2» состоит из следующих операций: древесные опилки (лиственные)→загрузка топлива в дымогенератор→дымогенерация→насыщение воды в адсорбере коптильными
компонентами
дыма→отстаивание
препарата
в
абсорбере→фильтрация→розлив в тару→маркирование→хранение→реализация.
Проведёнными исследованиями установлен срок годности препарата 12 мес. при температуре хранения не выше 30 0С.
В научно-производственной лаборатории МГТУ проведён промышленный
выпуск коптильного препарата «Сквама-2», который реализован ООО «Соевый
продукт» в объёме 530 кг и ООО «Роспродтех» в объёме 1817,5 кг. Препарат
также был использован для изготовления полуфабрикатов мясных деликатесных
24
охлаждённых. Для ООО «Статим» была разработана техническая документация
на 18 видов мясных изделий, в том числе с использованием препарата «Сквама2». Предприятием было изготовлено более 110 тонн такой продукции на сумму
более 15 млн. руб. Кроме того, препарат «Сквама-2» нашёл применение в
растениеводстве, как стимулятор роста зелёного лука (патент РФ № 2272408).
На основе созданного препарата была разработана технологическая схема
изготовления рыбы малосолёной с ароматом копчения, которая включает следующие операции: приём и хранение сырья до обработки→размораживание→
мойку и сортировку→разделку и мойку→посол и ароматизацию→созревание→
разделку и ополаскивание → упаковывание → маркирование → хранение →
реализацию.
В соответствии с установленными технологическими режимами были выработаны три опытные партии продукции, которые направлялись на хранение
при температуре (4 ± 1) 0С с целью установления степени консервирующего действия препарата на продукт. В качестве контрольной изготовлена партия слабосолёной сельди без применения коптильного препарата.
Результаты органолептических, химических и микробиологических исследований готовой продукции в процессе хранения представлены на рис. 20 - 23.
Слабосолёное филе сельди, ароматизированное коптильным препаратом,
имеет высокие качественные характеристики в течение четырёхнедельного хранения как субъективные (органолептика), так и объективные (буферность нарастает от 50 до 80 град., отношение НБА/ОА от 9 до 28 %). По окончании 30 суточного хранения качественные показатели продукции стали ухудшаться, (органолептические показатели снизились до уровня 13 – 14 баллов). Анализ микробиологических показателей свидетельствует о сверхнормативном (более 5·104)
превышении общего количества МАФАнМ через 42 суток хранения. В контрольной партии сельдь слабосолёная по комплексу органолептических, химических и микробиологических показателей не соответствовала требованиям СанПин 1078 после 28 суточного хранения и была выведена из эксперимента.
Органолептическая оценка
20
Буферность
120
19
Партия 1
Партия 2
Партия 3
Контроль
110
18
Буферность, град.
Оценка, балл
100
17
16
15
Партия 1
Партия 2
Партия 3
Контроль
14
13
10
20
80
70
60
12
0
90
30
40
50
Продолжительность хранения, сут.
Рис. 20 – Изменение органолептических
показателей сельди слабосолёной с ароматом копчения при хранении
50
0
10
20
30
40
Продолжительность хранения, сут.
50
Рис. 21 – Изменение буферности сельди
слабосолёной с ароматом копчения при
хранении
6
25
НБА/ОА
45
40
Партия 1
Партия 2
Партия 3
Контроль
35
5
lg КМАФАнМ
НБА/ОА, %
30
КМАФАнМ
6
25
20
15
4
3
2
Партия 1
Партия 2
Партия 3
Контроль
10
1
5
0
0
0
10
20
30
40
Продолжительность хранения, сут.
50
0
Рис. 22 – Изменение НБА/ОА сельди
слабосолёной с ароматом копчения при
хранении
10
20
30
40
Продолжительность хранения, сут.
50
Рис. 23 – Изменение КМАФАнМ сельди
слабосолёной с ароматом копчения при
хранении
По результатам проведённых исследований разработана и согласована
техническая документация ТУ 9263-004-00471633-07 «Рыба слабосоленая с ароматом копчения» и ТИ на её изготовление.
В шестой главе «Обоснование и разработка технологии холодного копчения рыбы с применением коптильного препарата и электростатического
поля высокого напряжения» приводятся результаты исследований и экспериментальные работы по созданию технологии копчёной рыбы с использованием
препарата в ЭСПВН.
На основании проведённых исследований признано целесообразным осаждать коптильный препарат на рыбу с использованием индукционного способа,
т.е. с применением коронирующих сеток-электродов.
Поскольку степень дисперсности коптильного препарата в ЭСП должна
быть порядка 10 – 50 мкм, нами выбрано наиболее эффективное распыляющее
устройство. Результаты исследований по определению степени дисперсности
коптильного препарата, распыляемого с помощью различных типов форсунок,
приведены в табл. 5.
Таблица 5 – Дисперсность коптильного препарата при использовании различных типов пневматических распылителей
Типы форсунок
Игольчатого типа
Конструкции
Киевского ИТФ
Конструкции
НПО « Мир»
Расстояние до
точки отбора,
мм
Количество
капель, шт.
300
600
800
300
600
800
300
600
1568
921
537
1313
1062
809
1843
1108
Размеры капель, мкм
Свыше
10-50
60-100
100
шт.
% шт. % шт. %
1174 74,9 317 20,2 77 4,9
658 71,4 207 22,5 56 6,1
356 66,2 135 25,1 46 8,7
1019 77,6 253 19,3 41 3,1
797 75,1 220 20,7 45 4,2
590 72,9 175 21,6 44 5,5
1688 91,6 133 7,2 22 1,2
955 86,2 121 10,9 32 2,9
6
26
800
497
414
83,3
63
12,5
21
4,2
Наиболее эффективное диспергирование препарата достигается с помощью
пневмоустической форсунки конструкции НПО "Мир", использование которой
позволяет получить высокодиспергированную коптильную среду (количество
частиц препарата с размером 10-50 мкм составляет от 83,3 до 91,6%).
Для определения оптимальных значений параметров процесса осаждения
коптильного препарата на рыбу в ЭСПВН опытные работы осуществляли на
экспериментальной установке в соответствии с ортогональным центральным
композиционным планом (ОКЦП) 2-го порядка для трёх факторов.
Математическая обработка данных позволила выявить факторы и зависимости, при которых достигается максимальное значение коэффициентов полноты осаждения препарата на скумбрию (Z ск), сельдь (Z сл) и ставриду (Zст):
Z СК = 0,835 + 0,25 A1 + 0,17 A2 − 0,003 A3 + 0,007 A1 A2 − 0,0001A2 A3 −
0,0003 A1 A3 − 0,07 A12 − 0,14 A22 + 0,00003 A32
Z СЛ = 0,906 + 0,09 A1 + 0,28 A2 − 0,01A3 + 0,06 A1 A2 − 0,00004 A2 A3 +
0,0002 A12 − 0,198 A22 + 0,0001A32
;
Z СЛ = 0,604 + 1,28 A1 + 0,26 A2 + 0,001A3 − 0,035 A1 A2 − 0,0003 A2 A3 +
0,001A1 A3 − 2.28 A12 − 0,15 A22 − 0,00001A23
;
(12)
(13)
.
(14)
Проверка полученных моделей по критерию Фишера при доверительной
вероятности 0,95, подтвердила их адекватность. Оптимальные значения факторов A1 (расстояние между электродами, м), А2 (продолжительность подсушки, ч.
и А3, (температура среды, 0С), влияющие на эффективное осаждение частиц
коптильного препарата в электростатическом поле, представлены в табл. 6.
Таблица 6 – Значения факторов, обеспечивающих максимальную полноту осаждения препарата на поверхности рыбы
Вид рыбы
Скумбрия
атлантическая
Сельдь атлантическая
жирная
Ставрида
океаническая
Оптимальные значения факторов
А1 , (м)
А2, (ч)
А3, (0С)
Коэффициенты
полноты осаждения Z СК, Z CJI, ZCT
0,91
0,30
0,5
20,0
0,29
0,7
22,5
0,92
0,29
0,6
29,0
0,91
С использованием ЭСПВН интенсифицируется процесс обезвоживания за
счёт обработки полуфабриката ионизированным сушильным агентом с электрическим зарядом, противоположным по знаку потенциала продукта. При обдуве
рыбы ионизированным воздухом тонкий пограничный слой насыщенного воздуха у её поверхности как бы «пробивается» и разрушается, в результате чего ускоряются массо- и теплообменные процессы. Последующими экспериментами
по воздействию ЭСПВН на степень обезвоживания было установлено, что электростатическое поле ускоряет процесс сушки ставриды и скумбрии в 1,12 - 1,17
раза по сравнению с обезвоживанием рыбы без ЭСП (рис. 24, 25), что свидетель-
27
ствует о целесообразности его использования в технологии холодного копчения
рыбы с применением коптильных препаратов.
Исследование процесса холодного копчения с применением диспергированного препарата и электростатического поля показали эффективность применения последнего для ускорения обезвоживания различных видов рыб. А именно, для скумбрии процесс извлечения влаги ускоряется в 1,16 и 1,20 раза, соответственно при напряженности ЭСП 2,4 и 3,5 кВ/см (рис. 26 и 27).
Рис. 24. Изменение массы скумбрии в процессе подсушивания: 1 – опытная партия; 2 – контрольная партия
Рис 25. Изменение массы ставриды в процессе подсушивания: 1 – опытная партия; 2 – контрольная партия
28
Рис. 26. Изменение массы скумбрии при бездымном электрокопчении (напряженность ЭСП 2,4 кВ/см) 1 - опытные образцы, 2 - контрольные образцы
Рис. 27. Изменение массы скумбрии при бездымном электрокопчении
(напряженность ЭСП – 3,5 кВ/см) 1 - опытные образцы, 2 - контрольные образцы
Основные параметры разработанного нами способа холодного копчения устанавливали в соответствии с ОЦКП постановки экспериментов на скумбрии,
сельди и ставриде.
После обработки данных были установлены математические зависимости
качества рыбы холодного копчения (Y) от оптимизируемых параметров процесса
(X1, Х2, Х3) в виде полиноминальных зависимостей второй степени:
YСК = 1,94 + 0,03 X 1 − 0,65 X 2 − 0,19 X 3 + 0,005 X 1 X 2 + 0,02 X 2 X 3 + 0,002 X 1 X 3 +
0,06 X 22 + 0,004 X 32
YСЛ = 0,65 − 0,03 X 1 − 0,37 X 2 + 0,03 X 3 + 0,001X 1 X 2 − 0,005 X 2 X 3 − 0,001X 1 X 3 +
0,06 X 12 + 0,01X 32
(15)
(16)
YСТ = 1,10 − 0,002 X 1 − 0,37 X 2 − 0,007 X 3 + 0,0007 X 2 X 3 + 0,0001X 1 X 3 + 0,0002 X 12 +
0,06 X 22 − 0,002 X 32
(17)
где: X1 – продолжительность диспергирования, с; X2 - кратность обработки препарата, количество раз; X3 – напряжённость ЭСПВН в зоне сушки, кВ/см; Y – обобщённый параметр оптимизации
На основе полученных зависимостей были установлены оптимальные значения основных параметров процесса холодного копчения рыбы с применением
29
коптильного препарата и ЭСПВН. Для скумбрии и сельди продолжительность
диспергирования составила 40 с, кратность обработки препаратом 2 раза, напряженность -3 кВ/см; для ставриды соответственно 45 с, 3-хкратная обработка и 4
кВ/см. При этом расход коптильного препарата при однократной обработке составляет 1,5 % к массе полуфабриката.
Экспериментальная проверка показала, что изготовленная по оптимальным
параметрам процесса продукция имела высокие органолептические показатели,
необходимую степень прокопчённости и обезвоживания.
На основе результатов исследований была разработана технология рыбы
холодного копчения с применением коптильного препарата и ЭCПВН. Схема
включает следующие операции: подготовка рыбы к копчению→ загрузка на
конвейер коптильной установки → предварительная подсушка рыбы→ обработка рыбы диспергированным коптильным препаратом в зоне ЭСП с помощью
пневмоакустических форсунок → подсушка рыбы воздухом→ повторение 1 –го
цикла → сушка в зоне ЭСПВН и вне её→ повторение 2-го цикла → охлаждение
готового продукта до температуры 18 – 20 0С → выгрузка→ сортирование→упаковка →маркировка→хранение.
По разработанной технологии изготовлены 3 партии скумбрии холодного
бездымного электрокопчения и подвергнуты органолептическим, химическим и
микробиологическим исследованиям в процессе хранения.
Рыба бездымного копчения более устойчива к бактериальной порче, нежели рыба, обработанная дымом (70-100 кл/г и 4·104-5·105кл/г МАФАнМ, соответственно), что свидетельствует о возможности продления сроков хранения рыбы,
изготовленной по разработанной технологии (рис. 28).
Рис. 28. Изменение общего количества МАФАнМ в процессе хранения
скумбрии холодного копчения: 1, 2, 3 - опытные образцы; 4, 5, 6 - контрольные образцы;
7 - нормативное значение (5•103 кл/г)
Таким образом, по всем качественным показателям рыба, приготовленная с
использованием коптильного препарата и ЭСП, не уступает аналогичной продукции, изготовленной с применением древесного дыма.
На разработанный способ холодного копчения получено авторское свидетельство на изобретение № 1683631.
По результатам исследований разработана и утверждена технологическая
инструкция на изготовление рыбы холодного копчения по новой технологии
(ВТИ № 348 – 90), разработан проект изменения в ГОСТ 11482 в части исполь-
30
зования коптильного препарата. Разработаны, утверждены и переданы для внедрения МРК "Исходные требования" на установку для изготовления рыбы холодного бездымного копчения с применением ЭСПВН.
В седьмой главе «Обоснование и разработка технологии стерилизованных консервов из печени гидробионтов с применением СВЧ-нагрева» приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по совершенствованию технологии консервов с использованием СВЧ-нагрева, обобщены
результаты исследований по выявлению причин появления горечи в консервах
из печени гидробионтов, разработан энергосберегающий способ стерилизации
консервов.
Разработка технологии изготовления консервов из мороженой печени
трески с использованием СВЧ-энергии
На качество консервов из печени трески влияют различные факторы, среди
которых можно выделить продолжительность и температуру морозильного
хранения.
Целесообразно использовать температуры хранения мороженой печени
минус 18 0С и (желательно) ниже (минус 30 0С).
Установлено, что ухудшение качества консервов связано с изменениями в
полуфабрикате при морозильном хранении. Так как причинами ухудшения
качества полуфабриката являются окислительные и гидролитические процессы,
то целесообразно применение способов обработки, позволяющих предотвратить
эти явления, в частности, использование различных пищевых добавок,
обладающих антиокислительным, антигидролитическим и антимикробным
действием и предварительной тепловой обработки полуфабриката.
Проведены эксперименты по применению различных пищевых добавок
(экстракта прополиса – П, аскорбиновой кислоты – А, ионола – И, лимонной
кислоты – Л, коптильного препарата «Сквама-2» – К, карбамида – М) к печени
перед её замораживанием. Печень выдерживали в водном растворе,
содержавшем пищевые добавки. С целью определения их влияния на качество
готовых консервов, изготовленных в условиях промысла, был разработан
факторный план и проведен эксперимент. Матрица планирования и результаты
эксперимента приведены в табл. 7.
Таблица 7 – Результаты эксперимента по использованию пищевых добавок
№ эксперимента П
1
2
3
4
5
6
7
8
+
+
+
+
-
А
И
Л
К М
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Уровень Содержание ок- Кислотное число
качества
сикислот в ли- (КЧ) липидной
(УК), % пидной фракции, фракции, мг
%
КОН/1г
71,5
1,08
10,6
82,5
0,85
11,7
59,0
1,533
11,7
62,0
0,478
13,3
77,0
0,288
12,8
75,0
0,5
12,4
70,0
0,182
15,76
57,5
0,069
15,14
- нулевой уровень; + максимальный уровень
31
В результате обработки данных получены уравнения регрессии в виде
полиномов первой степени:
КЧ = 12,925 − 1,225 П − 0,65К + 0,465М ,
УК + 69,3 + 2,2 А + 2,1К + 6,8 Л − 2,3М + 3,2 П ,
(18)
(19)
Установлено, что при заготовке печени трески в условиях промысла целесообразно применять экстракт прополиса концентрацией до 500 мг/л.
Применение пищевых добавок не позволяет полностью решить все
проблемы, связанные с ухудшением качества продукта; липиды печени трески,
даже обработанной экстрактом прополиса, имеют повышенное кислотное число
после длительного хранения сырья, а консервы из такого полуфабриката приобретают привкус горечи.
Для
дальнейшего
улучшения
качества
консервов
проведены
эксперименты по кратковременной тепловой обработке (ошпариванию) перед
замораживанием печени. При этом наблюдалось значительное уменьшение
привкуса горечи (по сравнению с контрольными образцами), а также
уменьшение степени гидролиза жира, хотя консистенция продукта существенно
ухудшалась.
С целью устранения этого дефекта, а также для уменьшения массовой
доли жидкой части изготавливаемого продукта, проведены исследования по
обработке печеночного полуфабриката с использованием СВЧ-нагрева перед
замораживанием, а также после размораживания печени трески.
Для определения возможности и режимов СВЧ-обработки перед
замораживанием был проведён полный факторный эксперимент.
В результате статистической обработки полученных данных установлено,
что качество консервов повышается при увеличении мощности СВЧ-обработки
и снижении температуры хранения, соответственно, индекс горечи и кислотное
число выделившегося жира уменьшаются при тех же условиях. Таким образом,
СВЧ-обработка перед замораживанием позволяет существенно улучшить
органолептические показатели качества консервов. В то же время нельзя
утверждать, что применение СВЧ-обработки до замораживания является
эффективным способом снижения доли выделившегося при стерилизации жира.
Для уменьшения доли жира в готовых консервах из мороженой печени
трески была применена термическая обработка с использованием СВЧ-нагрева
полуфабриката после размораживания перед расфасовкой и стерилизацией. Для
поиска оптимального режима СВЧ-обработки, обеспечивающего минимальный
выход жира и приемлемые органолептические показатели, был разработан план
эксперимента (табл. 8).
Установлено, что достаточно жёсткая термическая обработка позволяет
свести к минимуму выход жира при стерилизации консервов, тогда как жир,
выделившийся при СВЧ-обработке, может быть собран и использован. Общий
выход жира во всех случаях примерно равный. Полученные уравнения регрессии
имеют вид:
B1 = −0,750 − 0,0000417 ⋅ τ ⋅ p + 0,187 ⋅ τ + 0,00196 ⋅ p ;
(20)
B2 = 39,03 + 0,00000770 ⋅ τ ⋅ p − 0,117 ⋅ τ − 0,00125 ⋅ p ;
(21)
32
Таблица 8 - Результаты эксперимента по СВЧ-обработке печени
Номер об- Продолжи- Мощ- УдельСредний
Выход жира
при обра- при стери- Суммар- уровень каразца
тельность ность об- ная
обработки работки мощ- ботке, % к лизации, % ный, % к чества (УК),
%
(Р), Вт ность массе сырья к массе нет- массе
(τ), с
обра- до обработ- то консер- сырья до
вов (В2) обработки (В1)
ботки
ки (В)
(р),
Вт/кг
1
180 (+1)
600 (-1)
670
29,5
18,0
42,2
83
2
30 (-1)
600 (-1) 2000
3,3
34,8
37
85,5
3
180 (+1) 1000 (+1) 1820
22,8
18,3
36,9
88
4
30 (-1)
1000 (+1) 2860
9,0
31,7
37,8
84,5
Контроль
0
0
0
–
38,7
38,7
95,5
Графическая интерпретация уравнений представлены на рисунках 29 и 30.
Рисунок 29. Зависимость выхода жира
при СВЧ-обработке (В1) от удельной
мощности (p) и времени (τ).
Рисунок 30. Зависимость выхода жира при
стерилизации (В2) от удельной мощности
(p) и времени (τ).
В ходе работы установлен оптимальный режим СВЧ-обработки с удельной
мощностью 2000 Вт/кг в течение 2 минут, что позволяет проварить печень и
исключить дальнейший чрезмерный выход жира при последующей
стерилизации консервов, а одновременно предотвратить разбрызгивание жира и
растрескивание полуфабриката.
Для расширения ассортимента стерилизованной рыбной продукции нами
разработана технология изготовления консервов из печени пёстрой зубатки и
паштетные консервы из печени тресковых с различными добавками. На
основании полученных результатов разработаны ТУ 9271-008-00471633-11
«Консервы
бланшированные
и
паштетные
многокомпонентные
с
использованием печени тресковых» и ТИ, а на способ их производства получен
патент РФ № 2246879.
Разработка инновационного технологического способа стерилизации
консервов
Проведены научно исследовательские работы по созданию и исследованию
энергосберегающего способа стерилизации, основанного на вычислении
33
фактического стерилизующего эффекта и использовании его в качестве
регулируемого параметра в системе автоматического управления процессом
автоклавирования.
Функциональная схема энергосберегающего процесса стерилизации консервов представлена на рис. 31.
Рис. 31. Функциональная схема системы автоматического регулирования по фактическому стерилизующему эффекту (*– рассчитанные значения)
[Fзад(t) – заданное значение фактического стерилизующего эффекта; L*(t) – текущее рассчитанное значение фактической летальности; ΔL(t) – разность заданного и текущего значений
фактической летальности; T*пр(t) – текущее рассчитанное значение температуры продукта в
наименее прогреваемой области банки; Tстк(t) – текущее значение температуры в стерилизационной камере автоклава; Тзад(t) – заданное значение температуры стерилизационной камеры].
Модель модернизированного процесса стерилизации получена на основе
математического описания традиционного процесса. Структурная схема представлена на рис. 32.
Рис. 32. Структурная схема контура регулирования температуры в АВК-30М.
Модернизированный способ стерилизации.
Блок 2 структурной схемы содержит оптимальную формулу стерилизации
(о.ф.с.). На процесс управления модернизированным способом стерилизации накладываются два ограничения. В связи с тем, что консервы «Печень трески натуральная» стерилизуют традиционным способом при максимальной температуре 120 ºС, температура стерилизационной камеры не должна превышать это значение. Во-вторых, температура продукта не должна превышать 115 ºС (как и при
традиционном способе стерилизации).
Моделирование и эксперимент, проведенный по новому способу стерилизации, показал, что математическая модель адекватно отражает поведение процесса стерилизации (рис. 33). Среднее значение (по пяти автоклавоваркам) фактического стерилизующего эффекта эквивалентно заданному (6,7 усл. мин.).
34
Рис. 33. Результаты моделирования и экспериментов нового способа стерилизации консервов
Сравнение способов стерилизации показывает, что новый способ является
более эффективным с точки зрения энергозатрат и времени процесса (рис. 34).
Действительно, потребляемая электроэнергия меньше на 20 %, продолжительность способа стерилизации сокращается на 8,9 %. Это позволяет повысить
коэффициент использования стерилизационной установки и уменьшить энергозатраты на выработку партии консервной продукции.
Уровень качества продукции, изготовленной по новому способу, составляет 83 % (16,5 баллов) по сравнению с консервами, изготовленными с использованием традиционного способа стерилизации, где этот уровень составляет
только 72 % (14,3 балла).
Результаты исследований готовой продукции на промышленную стерильность показали полное отсутствие патогенной и другой микрофлоры. Консервы
соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.
По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям консервы, изготовленные по новому способу, превосходят традиционно
изготовленную продукцию и соответствуют требованиям ГОСТ 13272-2009.
35
Рис. 34. Результаты моделирования традиционного и исследуемого способов стерилизации
В восьмой главе «Анализ разработанных технологий с учётом интегрального критерия инновационности приведены научно обоснованные разработки ИКИ и представлены соответствующие расчёты (табл. 10).
Таблица 10 – Инновационные технологические разработки и оценка по ИКИ
№/№
Инновационные технологические
разработки
Значения
ИКИ
(макс. 50
баллов)
1
Технология изготовления формованного
продукта «Морское ассорти»
Технология малосолёной сельди атлантической «Гастрономическая»
Технология изготовления коптильного
препарата «Сквама-2»
Технология изготовления слабосолёной
продукции с ароматом копчения
Технология рыбы холодного копчения,
изготовленной с применением ЭСПВН и
коптильного препарата
Технология изготовления печёночных
консервов из мороженого сырья
36,18
Уровень инновационности, баллы
(низкий 0 – 16;
средний 16.1 – 33;
высокий 33,1 – 50)
высокий
28,74
средний
34,45
высокий
26,52
средний
28,28
средний
33,2
высокий
2
3
4
5
6
Анализ результатов, приведённых в табл. 10, свидетельствует о том, что
все созданные технологии имеют уровень инновационности не ниже среднего и
могут быть рекомендованы к промышленному производству. В первую очередь
это касается технологии изготовления формованного продукта «Морское ассорти», коптильного препарата «Сквама-2» и печёночных консервов из мороженого
сырья.
36
Выводы
1. Разработаны научные основы создания инновационных технологий
производства пищевой продукции из гидробионтов Арктического региона, позволяющие рационально использовать энерго- и биоресурсы рыбной отрасли,
сокращать продолжительность технологических процессов обработки сырья и
всего производственного цикла, повышать уровень безопасности и качества изготавливаемых продуктов питания и вносить значительный вклад в экономику
страны.
2. Разработан и научно обоснован процесс посола гидробионтов на основе
установления значений коэффициентов диффузии хлорида натрия и путей интенсификации массопереноса в мясе различных видов рыб Арктического региона. Установлено влияние плотности солевого раствора, температуры и интенсивности орошения поверхности рыбы на равномерность просаливания и распределения соли по объёму тела рыбы. Разработана математическая модель процесса просаливания рыбы в растворе поваренной соли и созданы методики для
определения продолжительности процесса посола различных видов рыб с достаточной в практике степенью точности. Получены уравнения регрессии для определения толщины слоя рыбы в растворе хлорида натрия, при условии обеспечения равномерной просаливаемости продукта на всех уровнях среза слоя.
3. Разработана и научно обоснована технология малосолёных формованных продуктов из гидробионтов с оптимальным ингредиентным составом, 50 г.
которых обеспечивают суточную норму потребления легкоусвояемого в ионной
форме йода на 100 %, селена на 50 %, что характеризует их функциональные и
лечебно – профилактические свойства. Установлена зависимость относительного реологического показателя, характеризующего «монолитность» консистенции, от продолжительности осадки формованного изделия и вводимых в него
ингредиентов.
4. Создана и научно-обоснована технология производства слабосолёной
рыбной продукции с ароматом копчения при использовании коптильного препарата «Сквама – 2». Установлены рациональные параметры изготовления копчёной продукции.
5. Научно обоснована и разработана промышленная технология изготовления рыбы холодного копчения с использованием коптильного препарата и
электростатического поля высокого напряжения, обеспечивающая сокращение
продолжительности процесса копчения по сравнению с дымовым на 12 – 20 %, и
улучшение качества готовой продукции. Получены регрессионные уравнения
зависимости полноты осаждения коптильного препарата на поверхности рыбы,
от расстояния между электродами, температуры коптильной среды и продолжительности подсушки поверхности рыбы. Установлена зависимость обобщённого
показателя качества рыбопродукции бездымного копчения от параметров технологического процесса.
6. Разработана и научно обоснована технология изготовления консервов
из мороженой печени рыб с использованием СВЧ-нагрева, позволяющая не
только существенно снизить, но и устранить привкус горечи продукта, предотвратить рост окислительных и гидролитических процессов липидов печени и повысить качество консервов. Установлены условия, при которых можно получать
консервы из мороженой печени без привкуса горечи.
37
7. Создан и научно обоснован энергосберегающий способ стерилизации
консервов, основанный на установлении фактического стерилизующего эффекта
и использовании его в качестве параметрического регулятора в системе автоматического управления процессом автоклавирования. Экспериментально установлено, что использование нового способа стерилизации консервов позволяет
уменьшить энергозатраты, сократить продолжительность стерилизации и повысить уровень безопасности и качества рыбных консервов.
8. Научно обоснован, разработан и экспериментально подтверждён новый
метод определения интегрального критерия инновационности, основанный на
частных критериях, позволяющий оценить уровень разработанной инновационной технологии. Разработана методика и компьютерная программа для комплексной количественной оценки созданной инновационной технологии.
9. Разработаны инновационные технологии производства рыбной продукции из гидробионтов Арктического региона, а также реализующие эти технологии опытно – промышленные образцы установок для получения коптильных
препаратов.
Научные и научно – методические публикации, в которых наиболее полно
отражено содержание диссертационной работы
Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК
1. Гроховский, В. А. Консервы из мороженого печёночного полуфабриката/ В. А.
Гроховский, В. И. Волченко // Рыб. хоз-во. – 2003. – № 4. – С. 54 – 56.
2. Димова, В.В. Теоретические основы процесса посола рыбы и расчёт
продолжительности просаливания/ В.В. Димова, А.М. Ершов, В.А. Гроховский, М.А.
Ершов // Вестник МГТУ: труды Мурман. гос. техн. ун-та. – Мурманск, 2006. – Т. 9, №
5., С. 730 – 741.
3. Димова, В.В. Исследования кинетики и динамики просаливания рыбы / В.В. Димова,
А.М. Ершов, В.А. Гроховский // Вестник МГТУ: труды Мурман. гос. техн. ун-та. –
Мурманск, 2006. – Т. 9, № 4., С. 703 – 706.
4. Димова, В.В. Изучение влияния различных параметров на равномерность
просаливания слоя мелкой рыбы и филе / В.В. Димова, А.М. Ершов, В.А.
Гроховский // Вестник МГТУ: труды Мурман. гос. техн. ун-та. – Мурманск, 2006. –
Т. 9, № 5., С. 742 – 749.
5. Низковская О.Ф. Создание нового формованного продукта из гидробионтов
функционального назначения/ О.А. Низковская, В.А. Гроховский// М. Рыбное
хозяйство, 2009, № 5, с. 75 -77.
6. Куранова, Л.К. Разработка технологии пищевого продукта, имитирующего шейку
креветки./ Л.К. Куранова, В.А. Гроховский, В.И. Волченко.// М. Рыбное хозяйство,
2010, № 5, с. 82 – 83.
7. Гроховский, В.А. Инновационные технологии переработки гидробионтов
Арктического региона./ В.А. Гроховский. // М. Рыбное хозяйство, 2010, № 6, с. 105 –
106.
8. Кайченов, А. В. Совершенствование способа стерилизации консервов из гидробионтов /
А. В. Кайченов, В.А. Гроховский [и др.] // Рыб. хоз-во. – 2011. – № 3. – C. 112–113.
9. Гроховский, В.А. Интегральный критерий инновационности для комплексной
оценки технологий продуктов из гидробионтов/ В.А. Гроховский, С.Б.
Луковкин//Вестник ВГТА/ Воронеж, 2011, № 3 (49), с. 21 – 25.
10. Гроховский, В.А. Теоретические и практические аспекты посола гидробионтов./ В.А.
Гроховский, В.В. Димова, А.М. Ершов //Вестник ВГТА/ Воронеж, 2011, № 3 (49), с.
32 – 37.
11. Гроховский, В.А. Новые виды формованных продуктов из гидробионтов/ В.А.
38
Гроховский. // М. Рыбное хозяйство, 2011, № 5, с. 107 - 110.
12. Гроховский, В.А. Создание устройств и технологий изготовления коптильных
препаратов/ В.А. Гроховский, А.М. Ершов//, Известия вузов. Пищевая технология.
Краснодар, КубГТУ, 2011, № 5-6, с. 67 – 68.
13. Гроховский, В.А. Использование электрофизических методов для создания
технологии холодного бездымного копчения гидробионтов/ В.А. Гроховский, Н.Н.
Морозов// Вестник МГТУ: труды Мурман. гос. техн. ун-та. – Мурманск, 2012. – Т.
15, № 1. с. 26 – 34.
14. Гроховский, В.А. Исследования по установлению срока годности рыбы холодного
бездымного электрокопчения/ В.А. Гроховский// Вестник МГТУ: труды Мурман. гос.
техн. ун-та. – Мурманск, 2012. – Т. 15, № 1. С. 35 – 44.
15. Гроховский, В.А. Разработка паштетных многокомпонентных консервов с
использованием бланшированной печени трески и её жира./ В. А. Гроховский,
В. И. Волченко, Л. К. Куранова, К. С. Швейкина, Ю.Т. Глазунов, Н.Н. Морозов.//
Вестник МГТУ: труды Мурман. гос. техн. ун-та. – Мурманск, 2012. – Т. 15, № 1, с. 21
– 25.
Монография
16. Традиционные и инновационные технологии продуктов из печени гидробионтов.
Монография. В.А. Гроховский, В.И. Волченко. Мурманск, Изд-во МГТУ, 2009 г. 68
с.
Статьи в сборниках научных трудов
17. Ершов, А.М. Приближённые методы расчёта продолжительности посола рыбы / А.М.
Ершов, В.А. Гроховский, М.А. Ершов // Процессы, аппараты и машины пищевой
технологии: Межвузовский сборник научных трудов/ Под ред. проф. А.Г. Сабурова.–
СПб.: СПбГАХПТ, 1999. – С. 66 – 71
18. Ершов А.М. Разработка технологии деликатесной слабосоленой рыбопродукции с
применением коптильного препарата, получаемого на основе канцерогенно
безопасной дымовой коптильной среды, вырабатываемой ИК-дымогенератором./
А.М. Ершов, Ю.В. Шокина, В.А. Гроховский, [и др.]/ Вестник МГТУ: труды
Мурман. гос. техн. ун-та. – Мурманск, 2007. – Т. 10, № 4., С. 660 – 665.
Статьи в журналах и сборниках материалов научных конференций;
19. Гроховский, В.А. Использование методов распыления жидкостей в электростатическом поле при производстве рыбы холодного копчения / В.А. Гроховский, А.М. Гончаров // «Известия вузов. Пищевая технология». № 5 –Краснодар, 1991. – С. 30 – 31.
20. Совершенствование техники и технологии копчения пищевых продуктов / А.М.
Ершов, С.Ю. Дубровин, В.А. Гроховский [и др.]// Журнал «Наука – производству»,
№ 2, М.: 2000, – С. 39 -43.
21. Гроховский, В. А. Направления улучшения качества консервов из мороженой печени
некоторых видов рыб/В. А. Гроховский, В. И. Волченко // Море. Ресурсы.
Технологии-2002: Материалы науч. - практ. семинара «Стратегия развития
берегового рыбоперерабатывающего
комплекса и технологий в современных
условиях региона». (Мурманск, 13-16 марта 2002 г.) – Мурманск, 2002. – С. 56-60.
22. Гроховский, В.А. Разработка новых технологий из малорентабельных видов рыб
Северного бассейна./ В.А. Гроховский. М. «Рыбная промышленность», № 3, 2004, С.
24-25.
23. Новые разработки по производству стерилизованных консервов из сырья Северного
бассейна/ В. А. Гроховский, Николаенко О.А. [и др.] //Повышение эффективности
использования водных биологических ресурсов Мирового океана: Материалы Международной науч.-практ. конф. (9-10 ноября 2005 г., Москва, ВВЦ, пав. № 69) – М.:
ВНИРО, 2005. – С. 225 – 227.
39
24. Разработка и совершенствование технологий изготовления солёной и копчёной продукции из водного сырья Северного бассейна/ В. А. Гроховский, Шокина Ю.В. [и
др.] //Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов
Мирового океана: Материалы Международной науч.-практ. конф. (9-10 ноября 2005
г., Москва, ВВЦ, пав. № 69) – М.: ВНИРО, 2005. – С. 238 – 240.
25. Расчет продолжительности просаливания./ В.В. Димова, А.М. Ершов, В.А. Гроховский, М.А. Ершов. Наука и образование – 2006: материалы междунар. науч – техн.
конф. (Мурманск, 04-12 апреля 2006 г.): в 7 ч. – Мурманск: МГТУ, 2006. – Ч. 6.- С.
739 -743
26. Разработка инновационных технологий изготовления продуктов из гидробионтов
Северного бассейна./ В.А. Гроховский, А.М. Ершов А.М., [и др.]. Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов: Материалы Первой
Международной науч. - практ. конф. (1-2 ноября 2006 г., Москва, ВВЦ, пав. № 69) –
М.: ВНИРО, 2006. – С. 157 – 160.
27. Ершов А.М. Возможности использования нетрадиционных морских биологических
ресурсов Арктики/ А.М. Ершов, А.И. Кибиткин, В.А. Гроховский// Журнал «Морской сборник», 2006, № 6.- М.: - С. 53 – 55.
28. Горбунова, С.И. Изучение возможности применения коптильного препарата для интенсификации роста лука в условиях полярной ночи Заполярья //С.И Горбунова, В.А.
Гроховский / Материалы международной научно-технической конференции «Техника и технология переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья» посв.
памяти Н.Н. Рулёва (МГТУ, 24-25 апреля 2008 г.) Мурманск: Изд-во МГТУ, 2008, с.
21 – 23.
29. Глубокая переработка гидробионтов в Мурманском регионе России./ А.М. Ершов,
В.А. Гроховский, [и др.]. /Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов: Материалы Второй Международной науч. - практ. конф. (26-27
ноября 2008 г., Москва, ВВЦ, пав. № 38, 57) – М.: ВНИРО, 2008. – С. 282 – 284.
30. Создание новых видов продукции из водных биоресурсов Северного бассейна./ В.А.
Гроховский, А.М. Ершов, [и др.]. /Повышение эффективности использования водных
биологических ресурсов: Материалы Второй Международной науч. - практ. конф.
(26-27 ноября 2008 г., Москва, ВВЦ, пав. № 38, 57) – М.: ВНИРО, 2008. – С. 284 –
287.
31. Низковская О.Ф. «Морское ассорти» - новый формованный рыбный продукт лечебнопрофилактического назначения/ О.А. Низковская, В.А. Гроховский// Журнал «Рыбные ресурсы, Мурманск, 2009, № 3, с. 42 – 43.
32. Гроховский В.А. Прогрессивные разработки учёных МГТУ в области глубокой переработки гидробионтов/ В.А. Гроховский// Рыбное хозяйство, его роль в современной экономике, факторы роста, риски, проблемы и перспективы развития: Материалы научно-практической конференции в рамках Международной выставки «Интерфиш
2009».- М.: Изд-во ВНИРО, 2009. С. 55 – 56.
33. Гроховский, В.А. Освоение недоиспользуемых и нетрадиционных водных биоресурсов Арктики// В.А. Гроховский. Стратегия развития России и национальная морская политика в Арктике. Материалы III Всероссийской морской научнопрактической конференции. Мурманск, 14-15 сентября 2010 г. –Изд-во МГТУ, 2010,
с. 71-72.
34. Гроховский, В.А. Оценка инновационности разработанных технологий.//В.А. Гроховский, О.Я. Мезенова.// Пищевая и морская биотехнология – для здорового питания и решения медико-социальных проблем: IV научно-практическая конференция.
Светлогорск Калининградской обл, 1-2 июля 2011 г.: Материалы/ М.: МАКС Пресс,
2011. – с.45 – 46.
Учебники и учебные пособия
35. Технология рыбы и рыбных продуктов: Учебник для вузов / /В.В. Баранов, И.Э.
Бражная, В.А. Гроховский [и др.]; Под ред. А.М. Ершова.- СПб.: ГИОРД, 2006. - 944
с.
36. Технология рыбы и рыбных продуктов: Учебник для вузов / /В.В. Баранов, И.Э.
40
Бражная, В.А. Гроховский [и др.]; Под ред. А.М. Ершова.- М.: Колос, 2010. - 1064 с.
37. Технология и контроль копчёных пищевых продуктов: Учебное пособие./О.Я.
Мезенова, Н.Ю. Ключко, В.А. Гроховский. Калининград, ФГОУ ВПО «КГТУ», 2007,
290 с.
Авторские свидетельства и патенты
38. Способ холодного копчения рыбы: А.с. 1683631 от 15.10.91 по заявке на изобретение
№ 4764403/13 от 04.12.89. Опубл. БИ № 38 1991 г. / В.А. Гроховский, О.Я. Мезенова,
М.Д. Мукатова, В.А. Ашихмин. – 4 с.
39. Способ получения коптильного препарата: Патент 2045909 от 20.10.1995 г. по заявке
№ 93018050 от 05.04.1993 г. / В.А. Гроховский, В.А. Ческов, О.Я. Мезенова. – 12 с.
40. Устройство для получения коптильных препаратов из дымовых выбросов: Патент №
2101965 от 20.01.1998 г. по заявке № 96111287 от 04.06.1996 г. / В.А. Гроховский,
В.А. Ческов, А.В. Ческов, О.Я. Мезенова. – 12 с.
41. Способ получения коптильного препарата и устройство: Патент № 2172106 от
20.08.2001 г. по заявке № 2000109770 от 17.04.2000 г / А.М. Ершов, В.А. Гроховский
В.В. Беспалова, C.Ю. Дубровин. – 12 с.
42. Способ производства консервов из печени рыб: Патент № 2 246 879, з. №
2002129180/13 Рос. Федерация: МПК7 A23L1/325, A23B4/00 / В.А. Гроховский,
В.И. Волченко, П.Б. Василевский; ФГОУ ВПО «Мурманский гос. техн. ун-т». –
Заявл. 31.10.2002; Опубл. 27.02.2005, Бюл. № 6. – 4 с.
43. Стимулятор роста растений лука. Патент № 2272408 от27.03.2006 г по заявке на
изобретение № 2004117646/15(018951) от 09.06.2004 г./Горбунова С.И., Гроховский
В.А
44. Способ получения формованного рыбного продукта: Патент № 2360541, з.
№2007118584/13(020259) от 18.05.2007
Рос. Федерация: МПК7 A23L1/325,
A23B4/00 / О.Ф. Низковская, В.А. Гроховский ФГОУ ВПО «Мурманский гос. техн.
ун-т». – Заявл. 18.05.2007; Опубл. 10.07.2009 , Бюл. № .19 –
45. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2011124095/13(035554)
от 14.06.2011 г. Способ управления процессом стерилизации консервов / Гроховский В.А., Власов А.В. и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО
«Мурманский гос. техн. ун-т».
46. Вычисление интегрального критерия инновационности (IKRIT) для комплексной
оценки технологий продуктов из гидробионтов. Свидетельство № 2011616591 о
государственной регистрации программы для ЭВМ Заявка № 2011614861 от
30.06.2011 г. Зарегистрирована в Реестре программ для ЭВМ в ФСИСПТЗ 24.08.2011
г. /Гроховский В.А., Луковкин С.Б.