CC BY
48
НАРЫВА и МОРЕПРОДУКТЫ
ТЕМА НОМЕРА
Инновационные технологии переработки
объектов водного промысла
Г.В. Маслова
ФГУП «Гипрорыбфлот», Санкт-Петербург
Presented are new technologies for fish processing industry (receiving of chitin, refining of fish fat, receiving of protein hydrolyzates, reprocessing of water-plants), based on usage of electro-chemical treatment.
Одним из приоритетных направлений научно-технического развития рыбной отрасли является разработка комплексных ресурсосберегающих технологий переработки гидробионтов с утилизацией отходов от их разделки, позволяющих в максимальной степени использовать добываемые объекты промысла. В области обеспечения качества и безопасности предпочтение отдается технологиям, исключающим возможность химического, физического, бактериального загрязнения пищевых продуктов и окружающей среды.
В этом отношении благодаря электрической природе продуктов животного происхождения заслуживают внимания различные способы обработки с помощью электрической энергии. Так, в пищевой промышленности уже нашли применение высокоинтенсивные способы, основанные на электрофизическом воздействии (электротермия - токи промышленной, высокой (ВЧ), сверхвысокой (СВЧ) частот, инфракрасный нагрев, электростатическое поле, электроконтактный нагрев, электроплазмолиз и т. п.), использование которых позволяет по-новому организовать технологический процесс, создать малогабаритное и высокопроизводительное оборудование.
Для рыбной промышленности особый интерес представляет применение электрического тока при обработке воды или слабоминерализованных растворов в диафрагменных электролизерах, в которых происходит прямое превращение электрической энергии в энергию химических реакций.
Многочисленными исследованиями показано, что электрохимическая обработка (ЭХО) позволяет изменять в широком диапазоне значения основных физико-химических параметров
водных растворов - электропроводность, водородный показатель (рН), окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), другие биологически активные характеристики, т. е. в результате электрохимического воздействия водные растворы становятся активированными.
Суть электрохимической активации состоит в том, что обычные жидкости (водопроводная и морская вода, слабоминерализованные водные растворы) под действием электрического тока преобразуются в эффективные технологические среды: анодную фракцию с кислой средой, окислительными и бактерицидными свойствами и катодную фракцию со щелочной средой, восстановительными и антиоксидантными свойствами.
Кроме того, обладая дополнительными степенями свободы за счет разорванных под влиянием электрического поля водородных связей, активированные растворы приобретают повышенную способность проникать в межмолекулярные пространства различных веществ, в том числе через биологические мембраны, увеличивать гидратные оболочки вокруг ионов молекул, повышать растворимость труднорастворимых соединений, усиливать экстракционную и сорбцион-ную активность растворов.
Метод электрохимической обработки водных сред позволяет получить относительно долгоживущие метаста-бильные состояния воды. Однако водные растворы являются активированными только в период существования аномальных свойств или в период их релаксации, по завершению которой аномальные признаки исчезают, и в водной среде устанавливается термодинамическое равновесие параметров, характерное для обычных неактивированных жидкостей.
Поэтому, как показали наши исследования, целесообразно и эффективно проводить технологические процессы (гидролиз, экстракцию, восстановление, нейтрализацию, отбеливание и т. п.) непосредственно в анодных и катодных камерах диафрагменных электролизеров, обеспечивающих одновременное на клеточном уровне воздействие на сырье всех факторов элек-
трохимической активации - рН, ОВП, потока заряженных частиц, электромагнитного поля, микропузырьков электролизных газов и др. при заданных (нерелаксирующих) параметрах в течение всего периода его обработки.
Уникальные свойства электрохимически активированных сред были использованы в различных технологических процессах и к настоящему времени в институте «Гипрорыбфлот» разработан ряд новых электрохимических технологий переработки гидро-бионтов, позволивших создать безотходное производство, значительно упростить, удешевить и обеспечить его экологическую безопасность, получить широкий ассортимент продукции с заданными функциональными свойствами, высокой пищевой и биологической ценностью.
Так, разработана технология получения белковых гидролизатов и изолятов из ставриды, мойвы, минтая, путассу и других мезопелагичес-ких видов рыб, а также из отходов от разделки рыбы на филе и фарш, мидий, мелких ракообразных (криль, гаммарус), панцирьсодержащих отходов краба, креветки. Для получения белковых веществ были также использованы белоксодержащие растворы, получающиеся при промывке рыбного фарша, подпрессовые бульоны, образующиеся при производстве рыбной муки, жидкости, выделяющиеся при бланшировке рыбы, предназначенной для производства консервов. Гидролитическую экстракцию белка из водной суспензии диспергированного бело-ксодержащего сырья осуществляли в катодной камере, а осаждение (получение белковых изолятов) - в анодной камере электролизера [14-16, 24]. На основании результатов исследований по определению пищевой ценности, усвояемости, безопасности, выполненных совместно с Институтом медико-биологических проблем (ИМБП) и Институтом питания РАМН, белковые гидролизаты и концентраты рекомендованы к использованию в питании населения в качестве пищевых ингредиентов, добавляемых в различные продукты. Высокая влаго- и жироудер-живающая способности позволили включать их в рецептуры фаршевых рыбных продуктов, колбас, сосисок, паштетов и т. п., а высокая жироэмуль-гирующая способность делает перспективным их применение при производстве соусов, кремов, майонезов.
Создана технология производства рыбного жира высокой кондиции из печени тресковых рыб, краба, другого жирсодержащего сырья. Установлено, что электрохимическая обработка позволяет не только максимально (до 98 %) извлечь жир из жирсодержаще-
FISH and SEAFOOD
го сырья, но и улучшить его физико-химические и органолептические свойства - снизить кислотное число, улучшить цвет и запах. Проводимая обычно рафинация после выделения жира по традиционным технологиям в данном случае не требуется и появляется возможность получения качественного рыбного жира даже из задержанного сырья с повышенным кислотным числом.
Альтернативно традиционным кислотно-щелочным и ферментативным способам, имеющим ряд существенных недостатков, разработана технология получения хитина (биополимера, обладающего высокими сорбционными и бактерицидными свойствами, биологической активностью, биосовместимостью, биодеградируемостью и т.п.), согласно которой вместо кислот, щелочей и ферментов для депротеинирования и деминерализации панцирьсодержаще-го сырья использованы электрохимически активированные растворы. Показана перспективность применения хитина, очищенного электрохимическим способом и получившего коммерческое название «Хитинэл», в качестве энтеро-сорбента, сорбента тяжелых металлов, полуфабриката для получения хитоза-на, создания на его основе покрытий и пленок для мороженой рыбы, копченой продукции, съедобных оболочек для колбасных изделий.
Разработаны технологии рафинации рыбного жира (получение из технического жира пищевого) и очистки растительных масел после обжарки рыбной продукции. На основе очищенного рыбного жира, растительных масел (расторопши, шиповника, льняного семени, чеснока и др.), витамина Е изготовлены биологически активные добавки (БАД) к пище: «Ли-поэл-1» - БАД общеукрепляющего действия, рассчитанной на все возрастные группы населения, повышающей защитные функции и улучшающей обмен веществ организма и «Липоэл-2» -БАД лечебно-профилактического действия, обладающей антисклеротическим действием, способствующей снижению уровня холестерина в крови, предназначенной в основном для людей старшего и пожилого возраста, а также для лиц с нарушениями липид-ного обмена.
Уникальные свойства электрохимических сред (повышенная сорбцион-ная и экстрагирующая способность, широкая вариабельность рН, бактерицидные и антиоксидантные свойства) использованы при получении коптильного препарата с регулируемым составом, предназначенного для применения, взамен дымового копчения, загрязняющего продукты и окружающую среду канцерогенными и дру-
гими токсичными веществами. Разработанная технология, предусматривающая замену обычной водопроводной воды, традиционно используемой для конденсации компонентов дыма, на электрохимически активированные растворы, позволила получить концентрированный конденсат дыма с регламентируемым содержанием кислот, фенолов, карбонильных соединений с выраженными антибактерицидными и антиоксидантными свойствами.
Разработана электрохимическая технология получения из бурых водорослей полисахаридов - альги-новой кислоты и альгината натрия, широко применяемых в различных отраслях промышленности и прежде всего в пищевой. Являясь биологически активными веществами, они благотворно влияют на состояние кровеносной и пищеварительной системы организма человека, улучшают обмен веществ, способствуют удалению холестерина и тяжелых металлов, ингибиру-ют всасывание радиоактивных элементов. Использование в качестве кислотных и щелочных реагентов электрохимически активированных сред позволяет все основные технологические операции (подготовку водорослей, альгиновую варку, высаживание аль-гиновой кислоты, перевод альгиновой кислоты в альгинат натрия, очистку и отбеливание препаратов) осуществлять в одном электролизном реакторе - в его анодных и катодных камерах. Новая технология переработки водорослей обеспечивает более полное выделение целевых продуктов, регулирование в широком диапазоне их характеристик, в том числе молекулярной массы, значительно улучшает санитарно-гигиенические условия, упрощает и интенсифицирует производство полисахаридов, снижает себестоимость получаемых продуктов.
Бактерицидные свойства электрохимически активированных сред - водопроводной и морской воды, слабоминерализованных жидкостей - использованы для удлинения сроков хранения рыбы и рыбной продукции. Показано, что мойка разделанного рыбного полуфабриката (обезглавленная, потрошеная рыба) активированной водой, охлаждение и хранение свежей рыбы во льду, приготовленном из активированной морской воды или слабоминерализованных растворов, применение активированных сред для глазирования блоков мороженой рыбы позволяет значительно (на 30-100 %) увеличить сроки хранения рыбной продукции.
Консервирование икры лососевых рыб электрохимически активированными растворами (нейтральными анолитами) позволяет получить деликатесный продукт длительного срока
хранения (12 мес и более) с пониженным содержанием соли, улучшенными потребительскими свойствами, что создает возможность исключить традиционно используемые для сохранения икры химические консерванты (уротропин и сорбиновую кислоту), являющиеся продуктами органического синтеза и имеющие склонность накапливаться в повышенных концентрациях в органах и тканях, что делает их опасными для здоровья и жизни человека.
На перечисленные технологии разработана и утверждена нормативная документация (ТУ и ТИ), на продукты получены гигиенические сертификаты и заключения.
Для реализации технологий разработаны исходные требования на технические средства переработки гидроби-онтов, по которым НПО «Салют» и фирмой «ИНТЭКОС» изготовлено специализированное оборудование: установка для рафинации рыбного жира «ЭХОРЖ-1» производительностью 100 кг/ч; модуль установки для получения хитина производительностью 1,5 т/год; установка очистки отработанных растительных масел производительностью 100 кг/ч; установка для обеззараживания рыбного жира от хлороргани-ческих пестицидов, производительностью 50 л/ч и др.
В целом применение электрохимически активированных сред показало возможность проведения технологических процессов в более мягких щадящих условиях без применения агрессивных сред, химических консервантов, при более низких температурах, максимального использования всех ценных компонентов обрабатываемого сырья с получением в одном технологическом цикле белковых веществ, липидов, хитина, минерализованного остатка, а также достижения значительного экономического эффекта за счет экономии воды и энергии, единиц технологического оборудования, сокращения численности обслуживающего персонала и ряда других факторов.
Новые способы переработки гидро-бионтов и оборудование защищены авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации.
Проведенные работы позволили создать новое направление в рыбоперерабатывающей отрасли, основанное на использовании электрохимически активированных сред в качестве восстановителей, окислителей, гидроли-зующих, экстрагирующих, бактерицидных агентов во многих технологических процессах переработки гидро-бионтов и превратить их в современные, безотходные, экологически безопасные, высокоэффективные технологии.
