Пищевое сырье как объект технологии криоконсервирования и криосепарации Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

621.56/.59/664.8/664.9

ПИЩЕВОЕ СЫРЬЕ КАК ОБЪЕКТ ТЕХНОЛОГИИ КРИОКОИСЕРВИРОВАИИЯ И КРИОСЕПАРАЦИИ

И.Е. СЯЗИН \ Г.И. КАСЬЯНОВ \ М.И. ЛУГИНИН \ А.В. МОРГУНОВА2

1 Кубанский государственный технологический университет,

350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; факс: (861) 259-65-92; электронная почта: [email protected], [email protected] 2 Северо-Кавказский государственный технический университет,

355029, г. Ставрополь, пр-т Кулакова, 2

Рассмотрены основные особенности криообработки сырья и пищевых продуктов, обусловливающие разные способы криогенной технологии. Представлены усовершенствованные технологические схемы замораживания сырья твердым и жидким диоксидом углерода.

Ключевые слова: растительное сырье, животное сырье, криоконсервирование, криосепарация, диоксид углерода.

Из существующих способов консервирования самым эффективным является консервирование продуктов холодом. Большой вклад в развитие процессов криогенной технологии пищевой промышленности за последние годы внесли известные ученые: Б.С. Баба-кин, С.А. Большаков, В.Е. Куцакова, И.А. Рогов, Ю.А. Фатыхов, И.Г. Чумак и др.

Современные технологии криообработки пищевых продуктов позволяют сохранить качество сырья, сократить трудовые, материальные и энергетические затраты, повысить общее санитарное состояние производства [1].

Технология криообработки пищевого сырья сжиженными газами отвечает самым высоким требованиям экологической чистоты, обладает бактерицидным эффектом, а сам технологический процесс является безинерционным и легко регулируемым [2].

Известно, что содержание воды в сырье колеблется в широких пределах: в растительных продуктах - от 80% для груш до 95% для томатов и огурцов; в животных продуктах - от 50% для жирной свинины до 78% для говядины. Наличие в пищевых продуктах большого количества влаги влияет на теплофизические процессы при холодильной обработке и хранении, что обусловлено особенностями ее распределения и связи с другими компонентами продукта, большой ее теплоемкостью и теплотой фазового перехода при кристаллизации и испарении.

Превращение воды в лед при замораживании сопровождается миграцией влаги и изменениями теплофизических и механических свойств продуктов. Испарение влаги с поверхности продуктов при холодильной обработке и хранении приводит к потере массы и ухудшению качества. Изменение фазового состояния воды - главный фактор, обусловливающий торможение нежелательных диффузионных, химических, биохимических и микробиологических процессов в пищевых продуктах при их замораживании. Поэтому необходимо изучение поведения воды в пищевых продуктах при холодильном консервировании.

Количество воды, перешедшее в твердое состояние (вымороженная вода), ю определяется отношением влаги, превращенной в лед, к общему ее количеству [3]:

ю = Ол/(Ол + Ов), (1)

где Од, Ов - количество льда и влаги при данной температуре, доли единицы.

Скорость замораживания, зависящая от температуры, толщины продукта и способа замораживания, определяется по формуле Планка

dx/dx = (¿кр - £0)/^у [(х/Х) + (1/а)], (2)

где 1кр, ¿о-соответственно криоскопическая температура продукта и температура окружающей среды, °С; # - удельное количество теплоты, отводимой от продукта при замораживании, кДж/кг; у - плотность продукта, кг/м3; х - определяющий размер продукта, м; Х - коэффициент теплопроводности продукта, Вт/(кг ■ К); а - коэффициент теплоотдачи.

Способы замораживания продуктов представлены на рис. 1.

Наиболее распространенный способ замораживания сырья в псевдосжиженном состоянии - замораживание в потоке холодного газа или воздуха. Этот метод осуществляется через слой продукта, когда холодный газ или воздух используются как технологический агент, который поддерживает, перемещает и замораживает продукт. Охлажденный воздух пропускают через слой материала в достаточном объеме, чтобы обеспечить требуемый теплоперенос.

Перспективен способ замораживания сырья с использованием в качестве хладагента жидкого азота. В жидком состоянии азот бесцветен, нетоксичен, поэтому при замораживании он может непосредственно контактировать с пищевым продуктом. Благодаря чрезвычайно низкой температуре кипения (-195,8°С), азот не вступает в реакцию с замораживаемым продуктом,

В псевдожиженном состоянии, в потоке холодного газа или воздуха

Рис. 1

сроки хранения которого значительно увеличиваются из-за образования нейтральной атмосферы азота, не содержащей бактерий. Жидкий азот представляет собой легко транспортируемый источник холода и может использоваться при сезонном консервировании легко-портящихся пищевых продуктов.

В КубГТУ разработан способ замораживания сырья гранулированным твердым и жидким диоксидом углерода [4, 5]. «Сухой лед» как хладоноситель стерилен, не имеет запаха и вкуса, подавляет развитие микроорганизмов, не допускает контакта кислорода воздуха с продуктами. Использование гранулированного диоксида углерода перспективно, его можно применять как для упакованных пищевых продуктов, так и для плодов, нарезанных овощей; при этом температура замораживания варьирует от -18 до -79°С в зависимости от продукта. При поглощении С02 поверхностью продукта образуется угольная кислота Н2С03, обладающая стерилизующим эффектом. Скорость замораживания зависит от физико-химических характеристик овощей и упаковки, от способа контакта с гранулами и принятой технологической температуры замораживания.

Нами разработана технологическая линия производства замороженных полуфабрикатов гранулированным диоксидом углерода (рис. 2). Основными технологическими элементами линии являются емкость с С02-экстрактом, позволяющим обогащать продукт и повысить его питательные свойства; деаэратор, дающий возможность удалять неприятные и посторонние запахи продукта; камера охлаждения, предотвращающая расслоение продукта за счет предварительного охлаждения его перед замораживанием; гранулятор, позволяющий заморозить продукт гранулированным диоксидом углерода и понизить его микробиологическую обсемененность; устройства, осуществляющие рециркуляцию хладагента через камеру охлаждения.

Технологическая линия работает следующим образом. Подготовленный фарш попадает в гомогенизатор 1, где идет измельчение продукта и равномерное распределение жировых шариков в фарше, затем поступает в машину для формовки 2, куда подают экстракт для обогащения продукта из емкости 3. Затем продукт поступает в деаэратор 4, где удаляются специфические неприятные и посторонние запахи продукта, на транспортере 5 через камеру охлаждения 6 продукт подается в камеру предварительной заморозки 7, куда из балло-

на с С0218 с помощью вентиля 19 по трубопроводу 20 через конденсатор 15 вентиль 16 и гранулятор 17 подается твердый С02. В камере 7 под действием гранул С02, переходящих в газообразное состояние, происходит равномерное распределение температуры по всему объему продукта. Формованные полуфабрикаты направляются в цилиндрическую морозильную камеру 8, где происходит окончательное замораживание продукта. Замороженные полуфабрикаты через шлюз 9 подают в бункер 10, из которого замороженный продукт попадает на транспортер 11. Из бункера 10 пары С02 через трубопровод 12 за счет разности давлений, создаваемой насосом 14, попадают в камеру охлаждения 6, где идет охлаждение продукта перед замораживанием и выравнивание температуры по всему объему продукта. Из камеры охлаждения 6 пары С02 насосом 14 через трубопровод 13 засасываются и нагнетаются в конденсатор 15, где происходит конденсация паров. Цикл повторяется.

Нами разработана также технологическая линия производства замороженных криоразделенных полуфабрикатов (рис. 3). Целью ее создания было разделение замороженного сырья на фракции с помощью криомельницы [6] и криосепаратора [7], улучшение качества продукции благодаря быстрому снабжению (пополнению) системы хладагентом и возможности рециркуляции хладагента, остающегося после замораживания.

Криомельница дает возможность измельчить замороженный продукт на мелкие фракции - до 10-20 мкм, вместо 3-5 мм в нарезной машине, - и направить его в криосепаратор.

Криосепаратор пневматического действия позволяет разделить сырье на фракции - по весу продукта. Первая - мелкодисперсная фракция используется для обогащения пищевых продуктов легкоусвояемыми минеральными веществами, для приготовления напитков, для изготовления мороженного, бутербродных паст. Вторая - крупнодисперсная фракция используется в приготовлении фарша, в овощных салатах.

Технологическая линия производства замороженных криоразделенных полуфабрикатов работает следующим образом. Сырье подается в моечную машину 1, затем поступает в машину для очистки 2 и на нарезку 3, из которой снова подается на мойку 4. С помощью транспортера 5 продукт поступает в камеру для обра-

Таблица

Скороморозильные аппараты Производи- тельность, кг/ч Продолжительность замораживания, мин Температура охлаждающей среды, °С

С интенсивным дви-

жением воздуха:

туннельный 600 150 -30 (воздух)

спиральный 600 30 -40 »

флюидизационный 700 10 -35 »

Многоплиточные:

горизонтально-пли- точный 300 150 -40 (аммиак)

вертикально-пли- точный 500 180 -27 (хладоно-ситель)

роторный 750 120 -40 (аммиак)

Контактного замора-

живания, с использо-

ванием:

жидкого азота (криогенный) 350 2,5-20 -

хладонов 400 2-10 -30 (хладон)

диоксида углерода 800 20^0 -65... -73 (СО2)

хладоносителя 400 10-20 -27 (хладоно-ситель)

ботки жидким С02 6, где происходит предварительное охлаждение продукта по всему объему Далее происходит замораживание в морозильной камере 7. Замороженные полуфабрикаты через шлюз 8 подают в бункер 9, из которого по конвейеру 10 они поступают на измельчение в криомельницу 11. Измельченный продукт попадает в криосепаратор 12, где разделяется на фракции. Затем по транспортеру 13 продукт подается на расфасовку-сортировку 14, после чего на упаковывание и хранение в холодильную камеру 15. Из бункера 9 пары С02 удаляют насосом 16 для повторного использования в производстве и подают в конденсатор 17, где образуется жидкая фаза хладагента. Из конденсатора 17 жидкий С02 стекает под столбом жидкости в ресивер 18, после которого С02 поступает на дросселиро-ванние в вентиле 19. С помощью баллона С02 20 через вентиль 21 осуществляется пополнение системы холодильным агентом.

При сравнении замораживания твердым гранулированным (рис. 2) и жидким (рис. 3) диоксидом углерода следует констатировать, что каждый способ имеет преимущества и недостатки. Выбор того или иного из них обусловливается свойствами замораживаемого сырья и возможностями инженерного технологического оборудования предприятия.

В процессе криоконсервирования используются скороморозильные аппараты для быстрой заморозки продуктов. 0борудование подбирается с учетом необ-

ходимых параметров замораживания продукта и характеристик выбираемого вида аппарата.

Сравнительная характеристика скороморозильных аппаратов приведена в таблице [8].

Наименьшей продолжительностью цикла обладают контактные аппараты, особенно применяющие погружение продукта в жидкий хладагент. Это обусловлено тремя факторами: низкой температурой хладагента, непрерывностью процесса, отсутствием трудоемких операций по загрузке-выгрузке аппарата.

Однако аппараты контактного замораживания обладают недостатками: расход хладагента (хладоноси-теля), большой перепад температур хладагента и продукта может вызвать растрескивание поверхности продукта, в процессе замораживания происходит загрязнение продукта хладагентом, требуется высокая степень очистки хладагента. Поэтому аппараты контактного замораживания, особенно криогенные и хладоновые, целесообразно использовать, когда необходимо достигнуть низкой температуры продукта при очень высокой скорости замораживания, несмотря на высокую стоимость хладагента. В остальных случаях эффективнее использовать воздушные морозильные аппараты. В многоплиточных аппаратах замораживают упакованный продукт или неупакованный продукт в блоках.

Для оптимизации процессов криоконсервирования и обоснованности выбора способа замораживания необходимы дальнейшие исследования свойств сжиженных и сжатых газов, используемых в качестве хладагентов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Эрлихман В.Н., Фатыхов Ю.А. Консервирование и переработка пищевых продуктов при отрицательных температурах: Монография. - Калининград: КГТУ, 2004. - 248 с.

2. Рогов И.А., Куцакова В.Е., Филиппов В.И., Фролов С.В. Консервирование пищевых продуктов холодом. - М., 2002. - 184 с.

3. Большаков С.А. Холодильная техника и технология продуктов питания. - М.: Издат. центр «Академия», 2003. - 304 с.

4. Пат. 100363 RU, МПК А 23 В 4/06. Технологическая линия производства замороженных полуфабрикатов / Г.И. Касьянов, Т.В. Ковтун, Н.А. Одинец и др. // БИПМ. - 2010. - № 46.

5. Тимченко Н.Н., Касьянов Г.И. Технология криоконсервирования сельскохозяйственного сырья: Монография. - Краснодар: КНИИХП, КубГТУ, 2004. - 125 с.

6. Пат. 54319 RU, МПК B 02 C 15/08. Криомельница / В.В. Ломачинский, В.П. Филиппович, О.И. Квасенков // БИПМ. - 2006. -№ 18.

7. Рогов И.А., Бабакин Б.С., Фатыхов Ю.А. Криосепарация сырья биологического происхождения. - Рязань: Наше время, 2005. - 288 с.

8. Касьянов Г.И., Шапошников В.Г., Николаев А.И.

Криоконсервирование: техника, технология. - Краснодар: КубГТУ, 1997. - 43 с.

Поступила 17.02.11 г.

FOOD RAW MATERIAL AS AN OBJECT OF TECHNOLOGY OF CRYOCONSERVATION AND CRYOSEPARATION

I.E. SYAZIN \ G.I. KASYANOV \ M.I. LUGININ \ A.V. MORGUNOVA2

1Kuban State Technological University,

2, Moscovskaya st., Krasnodar, 350072; fax: (861) 259-65-92, e-mail: [email protected], [email protected]

2 North Caucasus State Technical University,

2, Kulacov av., Stavropol, 355029

Were reviewed the main specialties of cryoprocessing of raw and food products which condition on different ways of cryotechnologies. Also in the article were presented the improved technological schemes of raw freezing by hard and liquid carbon dioxide.

Key words: vegetative raw material, animal raw material, cryoconservation, cryoseparation, carbon dioxide.

613.281:641.562:582.866

РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР РЫБОРАСТИТЕЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯГОД ОБЛЕПИХИ

О.Н. ЗЮЗИНА

Кубанский государственный технологический университет,

350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: [email protected]

На основе формализованных нутриентно-технологических требований с учетом химического состава мясного и растительного сырья с применением метода линейного программирования разработаны рецептуры рыборастительных продуктов для питания детей в возрасте от 3 до 7 лет. В качестве растительного компонента использовали пюре из ягод облепихи. Приведены данные химического состава разработанных рыборастительных фаршевых изделий - котлет, фрикаделек, биточков, голубцов.

Ключевые слова: продукты для детского питания, рыборастительные изделия, ягоды облепихи, рыбный фарш, моделирование рецептуры продукта.

Рыба благодаря уникальному химическому составу является перспективным сырьем для изготовления полноценных продуктов питания для детей. Актуальна в этом направлении разработка технологии рыборастительных формованных продуктов [1].

Цель настоящего исследования - создание сбалансированных по химическому составу рыборастительных полуфабрикатов для питания детей в возрасте от 3 до 7 лет.

Основным сырьем служили толстолобики Hypophtalmichtys molitrix Val. и Aristichthys nobilis Rich. и их гибриды, радужная форель (Salmoirideus Gibbons).

Для определения качества и безопасности продукции использовали общепринятые современные методики. Определяли зольность, массовый состав, общехимический состав, ВУС, содержание липидов, аминокислотный состав белков, жирнокислотный состав липидов, биологическую ценность и усвояемость продукта, микробиологические показатели, содержание токсичных элементов, минеральный состав, pH - в соответствии с ГОСТ 26188-84, содержание витаминов А и Е - методом капиллярного электрофореза, содержание витамина С - методом титрования раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, витамины B1 и В2 - методом инверсионной вольтамперометрии, органолептическую оценку - в соответствии с ГОСТ 8756.1-79.

Физико-химический состав рыбного сырья представлен в табл. 1 [2, 3].

Таблица 1

Вид сырья

Массовая доля белка, %

Массовая доля жира, %

Содержание золы, %

Толстолобик

Форель

17.0

20.0

13,0

1,2

1,2

2,9

Результаты исследования витаминного и минерального составов обоих видов толстолобика представлены в табл. 2.

Таблица2

Витамины и минералы Содержание в мясе толстолобика, мг/100 г

Белый Пестрый

Тиамин (В1) 0,14 0,09

Рибофлавин (В2) 0,21 0,17

Пиридоксин (В6) 0,15 0,13

Р-Каротин - -

Витамин А 0,08 0,07

Витамин Е 0,48 0,39

Витамин С 1,8 1,3

Ниацин (РР) 1,45 1,3

Калий 839 645

Кальций 11,5 10,1

Натрий 74,9 81,0

Фосфор 240 237

Магний 24,3 20,0

Железо 2,7 2,35

Йод 0,003 0,002

Марганец 0,062 0,054