CC BY
105.18.04 - ТЕХНОЛОГИЯ МЯСНЫХ, МОЛОЧНЫХ И РЫБНЫХ ПРОДУКТОВ
И ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ _(ТЕХНИЧЕСКИЕ НА УКИ)_
А.В. Антипов, канд. техн. наук, доц., e-mail: a225306@yandex.ru О.С. Пранцуз, канд. техн. наук, доц., e-mail: oksana.prantsuz@yandex.ru Е.В. Прибыловский, аспирант, e-mail: ttolstyi@inbox.ru Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского,
г. Москва
Ю.Ж. Дондоков, канд. техн. наук, доц., e-mail: ooo-centaurus@mail.ru Арктический государственный агротехнологический университет, г. Якутск Ц.Б. Дугаров, канд. техн. наук, доц., e-mail: siden@mail.ru Б.Д. Цыбиков, магистрант Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 637.026
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЧИПСОВ ИЗ СЕВЕРНОЙ РЫБЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА ЯКУТИИ
Значительные, возобновляемые биоресурсы Якутии вызывают интерес у современного бизнеса, ориентированного на экспорт. Однако затрудненность доставки, отсутствие современной технологии длительного хранения рыбного сырья делают поиск решения этой проблемы актуальной задачей. Одно из преимуществ Республики Саха (Яутия) в данном случае - это наличие уникального энергетического ресурса - естественного холода. Применение современной технологии длительного, полноценного консервирования - сублимационной сушки, обусловило направление данного исследования - сублимационная сушка рыбного сырья при атмосферном давлении. В результате исследования появился готовый продукт -рыбные чипсы длительного хранения.
Ключевые слова: рыбное сырье, чипсы рыбные, снеки, йододефицит, Арктика, естественный холод.
A.V. Antipov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
O.S. Prantsuz, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
E.V. Pribylovsky, P.G.
Yu.Zh. Dondokov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
Ts.B. Dugarov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
B.D. Tsybikov, Master's student
DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY FOR PRODUCING CHIPS FROM NORTHERN FISH USING THE NATURAL COLD OF YAKUTIA
Significant, renewable bioresources of Yakutia are of interest to modern export-oriented businesses. However, the difficulty of delivery, the lack of modern technology for long-term storage of fish raw materials, make the search for a solution to this problem an urgent task. One of the advantages of the Sakha Republic in this case is the availability of a unique energy resource - natural cold. The use of modern technology of long-term, full-fledged canning - freeze drying, determined the direction of this research -freeze drying offish raw materials at atmospheric pressure. The research resulted in a finished product, shelf-stable fish chips. The beneficial properties of northern fish are worthy of hitting the table for both the local population and being sent to mainland Russia.
Key words: fish raw materials, fish chips, snacks, iodine deficiency, Arctic, natural cold.
Введение
Якутия относится к числу тех немногих районов страны, которые изобилуют озерными водоемами и заселены ценными промысловыми видами рыб (сибирский осетр, нельма, таймень, муксун, чир, пелядь и др.) [1].
По территории республики протекает свыше 700 тыс. рек. Суммарный годовой сток рек республики в самые маловодные годы (при 95%-ной обеспеченности) превышает 530 км3.
На территории Якутии более 800 тыс. озер. Оценочные запасы воды в озерах - 250300 км3 [2].
Основными промысловыми рыбами в бассейнах всех рек служат сиговые, составившие в 2000 г. 77,8% от валового лова, а среди них лидируют омуль, муксун и ряпушка, их доля в республиканском промысле превышает 60%. Затем идут карась -12,8%, щука - 3,7%, налим -2%. Все остальные виды рыб в настоящее время составляют около 5% [3].
Валовой вылов рыбы в рыбохозяйственных водоемах Якутии может быть увеличен, что важно, без значительных финансовых затрат, за счет освоения недоиспользуемых запасов речных рыб, таких как сиг, чир, щука, язь, плотва, елец, налим и чокучан, с одновременной интенсификацией промысла на озерах с использованием запасов арктического гольца, пеляди, чира, сига, крупного и мелкого частика, щуки, карася, озерного гольяна и др.
Перспективным направлением в Республике Саха (Якутия) является производство готовых блюд из рыбы длительного хранения [4]. Такие продукты необходимы для того, чтобы снизить зависимость от летнего завоза и обеспечить снабжение других регионов страны северной рыбой.
Пищевые продукты длительного хранения производятся методом сублимационной сушки [5]. В Якутске действует завод по переработке сырья из оленя с помощью вакуумной сублимационной сушки, эта технология хорошо известна [6, 7], однако она далека от совершенства. Отечественной техники серийного производства нет, а импортное оборудование не использует один из главных ресурсов Арктики - естественный холод.
Целью работы является разработка не только технологии сублимационной сушки нового продукта - чипсов из северной рыбы, но и техники, использующей естественный холод. Это основная затратная часть процесса сублимационной сушки, поэтому, возможно, использование естественного холода сделает новый продукт не только обладающим высокими вкусовыми качествами, биологической ценностью, но и конкурентоспособным как на рынке Якутии, так и за ее пределами. Чипсы из сырья рыбного происхождения имеют низкую себестоимость, и можно ожидать их высокую стоимость на рынке. Для эксперимента было использовано оборудование для сублимационной сушки при атмосферном давлении. Для сушки сублимацией в данном случае применятся обычное холодильное оборудование, модифицированное с целью использования естественного холода.
Материалы и методы исследования
В качестве исследовательского материала использовали чир (щокур, щекур).
Пищевая ценность и химический состав рыбы на 100 г:
белки - 17,4 г;
жиры - 3 г;
вода - 69 г;
витамины РР - 2,899 мг; сера - 174 мг; хлор - 164 мг; молибден - 3,9 мкг; никель - 5,9 мкг; фтор - 429 мкг; хром - 54 мкг;
6
цинк - 0,69 мг;
калорийность (на 100 г), в ккал отварного мяса - 145.
Рыба чир имеет много полезных свойств. Благодаря повышенному содержанию хрома (в мясе чира содержится суточная норма этого микроэлемента) продукт:
- нормализует уровень глюкозы в крови и усиливает действие инсулина;
- активирует процессы обмена веществ;
- повышает иммунитет организма;
- укрепляет сердце и сосуды;
- сводит к минимуму риск инсультов и инфарктов;
- придает прочность костям и хрящам;
- предупреждает заболевания желудочно-кишечного тракта;
- благоприятно действует на нервную систему;
- стимулирует мозговую деятельность;
- повышает стрессоустойчивость;
- служит для профилактики онкологических заболеваний;
- улучшает состояние кожного покрова, волос и ногтей.
Фолиевая кислота необходима беременным женщинам для благоприятного вынашивания ребенка, обеспечивая будущего ребенка «строительным материалом» для головного мозга.
Йод, содержащийся в мясе рыбы, благотворно влияет на работу эндокринной системы, восстанавливает защитные функции щитовидной железы [8].
Рыба обладает и отменным вкусом. Тем не менее использование такой рыбы в атмосферной сублимационной сушилке связано с риском окисления жиров кислородом воздуха в процессе сушки.
Для снижения жирности снека из мяса рыбы чир и повышения полезных свойств получаемого продукта был использован второй компонент - мясо щуки. Это также якутская промысловая рыба.
Пищевая ценность и химический состав рыбы на 100 г:
углеводы - нет;
жиры - 1,1%;
белки - 18,4;
калий - 260 мг;
кальций - 40 мкг;
магний - 35 мкг;
натрий - 40 мкг;
фосфор - 200 мкг;
железо - 0,7 мкг.
Щука:
- обеспечивает нормальную ритмичность сердечных сокращений;
- укрепляет иммунитет для борьбы с инфекциями;
- благотворно влияет на поджелудочную железу и печень;
- повышает тонус нервной системы;
- снижает риск возникновения диабета;
- обладает низкой калорийностью.
Щучье мясо является диетическим продуктом. Этот факт используется при разработке оптимального плана питания для людей, имеющих ограничения по здоровью.
Технологическая схема производства рыбных чипсов представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Технологическая схема производства рыбных чипсов сублимационной сушки
Известно [9], что для производства рыбных чипсов сначала нужно приготовить фарш, а затем добавлять компоненты, играющие роль вкусовых и структурообразующих веществ.
Охлажденную рыбу, до стадии окоченения или сразу после окоченения, промывают в пресной воде температурой 10 °С для удаления с поверхности слизи и возможных загрязнений. Промытую рыбу немедленно разделывают вручную. При разделке удаляют голову вместе с костями плечевого пояса, плавники, внутренности; брюшную полость тщательно зачищают от сгустков крови, черной пленки и почек. Для отделения мяса от костей и кожи с одновременным его измельчением используют рыбный сепаратор (неопресс) ПМ-250. Грубоизмель-ченное на неопрессе мясо подвергается тонкому измельчению в гомогенизаторе Daihan HG-
15A-Set-A. Далее в фарш щуки (800 г) добавляют фарш мяса рыбы чир, затем остальные компоненты. В качестве структурообразующих веществ используются картофельный крахмал и пирофосфат №. В качестве антиоксиданта - аскорбиновая кислота.
Исследования проводились на установке атмосферной сублимационной сушки, представленной на рисунке 2.
Рисунок 2 - Экспериментальный стенд по сублимационной сушке при атмосферном давлении
с использованием естественного холода Арктики: 1 - холодильник с термоэлектрическим
охлаждением; 2 - нагреватель; 3 - вентилятор сушильной камеры; 4 - корпус сушильной камеры; 5 - объект сушки на перфорированном поддоне; 6 - алюминиевый теплообменник -внутренний корпус холодильника; 7 - теплообменник, передающий теплоту от внутреннего корпуса к термоэлементу; 8 - элемент Пельтье; 9 - теплообменник, передающий тепло из холодильника окружающей среде; 10 - шланги для теплоносителя; 11 - насос;
12 - теплообменник, передающий тепло из холодильника двум элементам Пельтье, отводящим теплоту от горячей стороны термоэлемента холодильника; 13 - термоэлементы Пельтье;
14 - теплообменник, отводящий теплоту в окружающую среду
Теплообменник 14 позволил использовать естественный холод Арктики. Обычный холодильник с термоэлектрической холодильной машиной понижает температуру внутри холодильника на 20 °С по сравнению с температурой окружающей среды. Потребовалось получить температуру внутри термоэлектрического морозильника от -20 до -30 °С, чтобы определить температуру сублимации. При температуре окружающего воздуха -11 °С внутри холодильника достигалась температура -31 °С. После этого производился нагрев воздуха и его осушение до требуемых значений, и воздух подавался на сформированный продукт.
Результаты исследования
В ходе экспериментов контролировались следующие параметры:
- температура воздуха на испарителе, tв.о°C;
- температура входящего в сушильную камеру воздуха, tв.вх. °С.;
- температура выходящего из сушильной камеры воздуха, tв.вых. °С;
- скорость воздуха, V, м/с;
- влажность продукта (начальная, после сублимации, после досушки).
Было установлено, что рациональная температура сублимации смеси вареных фаршей рыбы составляет -10 °С. Определение качества сублимированного продукта производилось
органолептическим методом. Сушка при температуре -5 °С дала неудовлетворительные результаты, наблюдались усушка продукта и изменение цвета чипсов; применение температур ниже -10 °С не оказывало никакого влияния на качество получаемого продукта, кроме увеличения времени сушки, которое доходило до 36 ч при -17 °С. Чипсы, полученные при -10 °С, отличались высоким качеством и производились за минимальный промежуток времени.
Время сублимационной сушки до 18% остаточной влажности составило 24 ч при t -10 °С.
Время досушивания составило 30 мин при температуре 50 °С.
После восстановления мясных чипсов проводилось определение рН. Значения рН не превысили 6,0, что означает отсутствие окисления замороженной вареной смеси фарша рыбы в процессе обработки воздухом с отрицательной температурой. Чипсы можно употреблять сухие, восстановление производилось для контроля процесса окисления продукта.
Выводы
Были сделаны следующие выводы:
1. Использование альтернативного ресурса Арктики - естественного холода, способно значительно повысить энергетическую эффективность холодильной техники, применяемой для сублимационной сушки пищевых продуктов.
2. Добавление к ценной жирной рыбе не менее ценной постной рыбы в определенных пропорциях способно снизить окисление жиров в атмосфере воздуха при сублимационной сушке.
3. Установлены пропорции - 8 частей постной рыбы (щука) к 3 частям жирной рыбы (чир) и 0,5% аскорбиновой кислоты для предотвращения окисления рыбьих жиров в процессе низкотемпературной обработки воздухом фарша.
4. Установлены температура сублимации смеси рыбных фаршей (-10 °С), время сублимации, остаточная влажность сублимационной сушки, позволяющая перейти к этапу досушивания. Температура досушивания смеси рыбных фаршей составляет +50 °С.
5. Технологический процесс - сублимационная сушка при атмосферном давлении, может быть использован для превращения ценного возобновляемого ресурса Арктики - пресноводной рыбы - в продукт длительного хранения, способный храниться в условиях нерегулируемых температур.
6. Проведенная работа показывает перспективы исследований, дающих возможность бизнесу Арктики развиваться в новом направлении, с использованием отечественной техники.
Библиография
1. Сидоров Б.И., Тяптиргянов М.М. Пресноводные рыбы и пресмыкающиеся Якутии. - Якутск: Бичик, 2006.
2. Республика Саха (Якутия). Географический атлас. - М.: Роскартография, 2000.
3. Кириллов А.Ф. Промысловые рыбы Якутии // Московский научный мир. - 2002.
4. Студенцова Н.А. Стратегия развития рыбной отрасли и рыбопереработки в XXI веке // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 1. - С. 5-9.
5. ФатыховЮ.А. Криотехнологии гидробионтов. - Калининград: Изд-во КГТУ, 1999. - 116 с.
6. Якутские олени помогут победить диабет [Электронный ресурс]. - URL: https://yakutia.info/article/170325
7. ООО «Биолит», г. Томск [Электронный ресурс]. - URL: https://argokrtk.com/a94419-ooo-biolit-tomsk.html
8. Попов В.Г., Кадочникова Г.Д., Буракова Л.Н. и др. Разработка чипсов рыбных с использованием комплексной пищевой физиологически функциональной системы для профилактики йододефи-цита населения Арктики и субарктики // Ползуновский вестник. - 2019. - № 1. - С. 44-48.
9. Чипсы из прудовой рыбы [Электронный ресурс]. - URL: https://patents.google.com/patent/ RU2457696C1/ru
Bibliography
1. Sidorov B.I., TyaptirgyanovM.M. Freshwater fish and reptiles of Yakutia. - Yakutsk: Bichik, 2006.
2. Republic of Sakha (Yakutia). Geographic Atlas. - M.: Roskartografiya, 2000.
3. KirillovA.F. Commercial fish of Yakutia // Moscow Scientific World. - 2002.
4. Studentsova N.A. Strategy for the development of the fishing industry and fish processing in the XXI century // Proceedings of universities. Food technology. - 2007. - N 1. - P. 5-9.
5. Fatykhov Yu.A. Cryotechnology of hydrobionts. - Kaliningrad: KSTU, 1999. - 116 p.
6. Yakut deer will help induce diabetes [Electronic resource]. - Access mode: https://yakutia.info/arti-cle/170325
7. LLC Biolit, Tomsk [Electronic resource]. - Access mode: https://argokrtk.com/a94419-ooo-biolit-tomsk.html
8. Popov V.G., Kadochnikova G.D., BurakovaL.N. etal. Development of fish chips using an integrated physiologically functional food system for the prevention of iodine deficiency in the population of the Arctic and subarctic // Polzunovsky Bulletin. - 2019. - N 1. - P. 44-48.
9. Chips from pond fish [Electronic resource]. - Access mode: https://patents.google.com/patent/ RU2457696C1 / ru
