CC BY
1
Вестник аграрной науки Дона. 2023. Т. 16 № 4 (64) . С. 79-90. Don agrarian science bulletin. 2023; 16-4(64): 79-90.
Научная статья УДК 636.084:638.4
doi: 10.55618/20756704_2023_16_4_79-90 EDN: UUYMEI
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ИК-СУШКИ НА СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЫШЕЧНОЙ ЧАСТИ ЛИЧИНОК МУХ ЧЕРНОЙ ЛЬВИНКИ (HERMETIAILLUCENS)
ПРИ КОРМОПРОИЗВОДСТВЕ
Работа выполнена в рамках исполнения гранта по программе «УМНИК» (соглашение 16303ГУ/2021)
Валентина Александровна Дорошенко1
1 Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия, [email protected]
Аннотация. Статья посвящена использованию насекомых, а именно висцелярной части личинок черной львин-ки, источника ценного кормового белка при кормопроизводстве. Цель данного исследования - изучить влияние температуры сушки на реологические (структурно-механические) свойства мышечной части личинок черной львинки (Hermetia illucens). При анализе литературных данных был проведен обзор различных источников кормового белка: соевого шрота, подсолнечного шрота, рыбной муки и муки из личинок черной львинки. Проведены экспериментальные исследования с целью изучения изменения структурно-механических свойств висцелярной биомассы личинок при диапазоне температур от 40 °С до 100 °С. При проведении экспериментальных исследований были использованы адаптированные методы ГОСТа. Пи определении реологических параметров были использованы стандартные методики проведения эксперимента с помощью вискозиметра. Результаты работы можно описать так: изменение вязкости биомассы происходило в диапазоне от 25 МПас до 5 МПас. При этом происходит переход из коагуляционной системы в конденсационную при температуре от 60 °С. Дополнительные исследования также показали, что при увеличении температуры сушки более 100 °С происходит ускоренное разрушение мышечной ткани, что может привести к изменению вкусовых и текстурных характеристик продукта. Полученные результаты можно использовать при производстве кормов и разработке нового оборудования кормопроизводства. Таким образом, изучение влияния температуры инфракрасной сушки на реологические свойства мышечной части личинок черной львинки (Hermetia illucens) является важным шагом в разработке эффективных методов сушки пищевых продуктов. Эти результаты могут быть использованы для улучшения качества продуктов, а также для оптимизации технологических процессов сушки и измельчения в кормовую муку.
Ключевые слова: белок, насекомые, сушка, комбикорм, протеиновая мука из насекомых, черная львинка Для цитирования: Дорошенко В.А. Влияние температуры ИК-сушки на структурно-механические свойства мышечной части личинок мух черной львинки (Hermetia illucens) при кормопроизводстве // Вестник аграрной науки Дона. 2023. Т. 16. № 4 (64). С. 79-90.
Original article
THE EFFECT OF INFRARED DRYING TEMPERATURE ON THE STRUCTURAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE MUSCULAR PART OF BLACK SOLDIER FLY LARVAES (HERMETIA ILLUCENS) DURING FEED PRODUCTION
The work was carried out as part of a grant under the UMNIK program (Agreement 16303GU/2021)
Valentina Aleksandrovna Doroshenko1
1Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia, [email protected]
Abstract. The article is devoted to the use of insects, namely the visceral part of black soldier fly larvae, a source of valuable fodder protein in fodder production. The purpose of this study is to study the effect of drying temperature on the rheologi-cal (structural and mechanical) properties of the muscular part of the larvae of the black soldier fly (Hermetia illucens). When analyzing the literature data, a review of various sources of feed protein was carried out: soybean meal, sunflower meal, fish meal and meal from black soldier fly larvae. Experimental studies were carried out in order to study the changes in the structural and mechanical properties of the visceral biomass of larvae in the temperature range from 40 °C to 100 °C. When conducting experimental studies, adapted methods of GOST were used. When determining the rheological parameters, standard methods of conducting an experiment using a viscometer were used. The results of the work can be described as follows: the change in the viscosity of the biomass occurred in the range from 25 MPas to 5 MPas. In this case, there is a transition from the coagulation system to the condensation system at a temperature of 60 °C. Additional studies have also shown that when the drying
© Дорошенко В.А., 2023
temperature is increased above 100 °C, accelerated destruction of muscle tissue occurs, which can lead to a change in the taste and texture characteristics of the product. The results obtained can be used in the production of feed and the development of new feed production equipment. Thus, the study of the effect of infrared drying temperature on the rheological properties of the muscle part of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae is an important step in the development of effective methods for drying food products. These results can be used to improve the quality of products, as well as to optimize the technological processes of drying and grinding into fodder meal.
Keywords: protein, insects, drying, mixed fodder, insect protein meal, black soldier fly
For citation: Doroshenko V.A. The effect of infrared drying temperature on the structural and mechanical properties of the muscular part of black soldier fly larvaes (Hermetia illucens) during feed production. Vestnik agrarnoy nauki Dona = Don agrarian science bulletin. 2023; 16-4(64): 79-90. (In Russ.)
Введение. В Российской Федерации производят не более 100 тысяч тонн комбикормов для аквакультур, а потребность превышает 250 тысяч тонн [1, 2]. Комбикорма характеризуются в первую очередь питательной ценностью, т.е. содержанием незаменимых аминокислот (кормовой белок), жиров и углеводов. Вопрос нехватки кормового качественного белка при производстве кормов на сегодняшний день стоит достаточно остро. Для производства комбикорма для аквакультур необходимо брать смесь белков различного происхождения. К таковым можно отнести белки животного, растительного, а также микробного происхождения. Главным компонентом комбикормов для рыб являются именно животные белки, так как в них содержатся все незаменимые аминокислоты, витамины, минералы. К кормовому сырью животного
костную муку, перьевую муку, крилевую муку, куколку тутового шелкопряда, насекомых. Стоит отметить, что на сегодняшний день мука, получаемая из насекомых, наиболее ценная в отношении содержания аминокислот [3]. Личинки черной львинки (Иегтейа ШисепБ) - один из наиболее распространенных видов пищевых насекомых в мире. Их мышечная часть имеет высокую пищевую ценность и используется в качестве источника белка во многих странах.
Так как на сегодняшний день уже существует дефицит кормового белка, а рыбная и мясо-костная мука имеет высокую стоимость, то их замена при производстве комбикормов для аквакультур - актуальная и важная задача [4]. На рисунке 1 представлен состав незаменимых аминокислот различных видов кормового белка (протеина) [5, 6, 7].
происхождения относят рыбную муку, мясо-
14
L2
о л с
с/э
Ц 10
го
а я л
о д
я а в о с с а
"I 8
го
о го
I.
■ II II ЦП
II 'I ^^
Соевый шрот Sovbean meal Рыбная мука Fishmeal
Мясо-костная мука Meat and bone meal Подсолнечный шрот Sunflower meal
Мука) из личино к BSFL meal
Рисунок 1 - Содержание аминокислот (%) в соевом шроте, рыбной муке, мясо-костной муке,
подсолнечном шроте, муке из личинок черной львинки (Hermetia illucens) Figure 1 - Amino acid content (%) in soybean meal, fish meal, meat and bone meal, sunflower meal,
BSFL meal (Hermetia illucens)
6
Личинка черной львинки (Hermetia illucens) - ценный питательный источник белка, который в своем составе имеет все незаменимые аминокислоты и не уступает по свойствам рыбной муке. В ряде работ было описано положительное влияние протеиновой добавки из личинок мух черной львинки (Hermetia illucens) на рост мышечной массы, улучшение усвояемости и пищеварения у рыб [8, 9, 10]. Однако есть и недостатки данной добавки, например, доказано, что хитин, который содержится в оболочке личинок, замедляет обменные процессы у осетровых пород рыб, и он не переваривается и забивает кишечник, так как в желудке осетров отсутствует фермент хитиназа [11, 12, 13, 14]. Поэтому при производстве полнорационных комбикормов для осетров необходимо подготовить сырье, а именно отделить покров (интегу-мент) от мышечной части (внутренности) личинок черной львинки (Hermetia illucens) и затем обезжирить, как показано на рисунке 2. Такое разделение позволит упростить задачу составления рецептов и само производство, так как большое количество жира и высокая влажность в протеиновой муке уменьшает срок хранения, ухудшает потребительские свойства. Помимо питательности кормовое сырье обладает рядом
а a
Таким образом, целесообразно оптимизировать температурные режимы сушки мышечной части личинок черной львинки (Hermetia illucens) как кормовой протеиновой добавки для равномерного изменения реологических свойств. Причем разные методы сушки влияют по-разному. Проведя анализ способов сушки с использованием различных сушильных агрегатов, приведенных в статье И.А. Хозяева [15], можно сделать вывод, что терморадиационные
других немаловажных свойств при производстве комбикормов, например, такими как влажность, гранулометрический состав, вязкость, теплоёмкость, гигроскопичность, теплопроводность и т.д. Важное значение имеет влажность, так как она влияет и на другие свойства уже готового комбикорма. В связи с этим для сохранения качества и пищевой безопасности при производстве протеиновой муки из черной львинки (Hermetia illucens) необходимо правильно провести процесс сушки.
При сушке кормового сырья при температуре 40-70 °С и выше большинство белковых структур подвергаются коагуляции, приводящей к их свертыванию. Это приводит к их потере и способности удерживать воду (набуханию), переходу от гидрофильности к гидрофобности, что ведет к снижению удельного веса сырья. Кроме того, третичная и вторичная структуры белковых молекул частично разрушаются, в результате чего некоторые белки трансформируются в полипептидные цепи. Однако эта трансформация способствует их более эффективному расщеплению протеазами, присутствующими в желудочно-кишечном тракте, и более лучшему усвоению, что было доказано рядом ученых из России, Кореи, Китая, США.
сушилки (ИК), конвективные барабанные сушилки и контактные гребковые сушилки имеют наименьшую мощность, что в последующем будет иметь наименьшую удельную энергоемкость. Если рассматривать с точки зрения возможности использования их для сушки исследуемого материала, то выявляется ряд недостатков. При сушке контактным способом будут происходить процессы залипания в связи с высо-
б b
в c
а - целая личинка; б - хитин (оболочка); в - мышечная часть (внутренняя часть) Рисунок 2 - Фракции личинки черной львинки (Hermetia illucens) a - whole larva; b - chitin (shell); c - muscular part (internal part) Figure 2 - Fractions of black soldier fly larvae (Hermetia illucens)
ким содержанием жира в биомассе личинок черной львинки (до 40%) [16, 17].
В конвективных барабанных сушилках также могут происходить процессы залипания на стенки барабана, что ухудшает проходимость сырья, а также невысокий съем влаги за проход длины барабана до 10%, что также не является целесообразным в использовании, т.к. исходная влага материала может достигать 82%. В таком случае одним из перспективных методов сушки остается терморадиационная (ИК).
Инфракрасная сушка является одним из наиболее распространенных методов сушки не только пищевых продуктов, но и при производстве компонентов комбикорма, так как он позволяет получить продукты высокого качества с минимальной потерей питательных веществ.
Благодаря механизму действия ИК-лучей при терморадиационной сушке, они способны проникать внутрь молекул, тем самым действуя непосредственно на молекулы свободной воды и в меньшей степени на молекулы белка и жира. Кормовые и пищевые вещества наиболее эффективно поглощают энергию длинноволнового ИК-излучения через механизм изменения колебательного состояния молекул, который может приводить к радиационному нагреву.
Органические соединения, такие как белки и крахмалы, которые являются основными компонентами кормового белка, поглощают энергию FIR (длинноволнового ИК-излучения) на длинах волн 2,5 мкм, а молекулы воды имеют характерные спектральные полосы поглощения в инфракрасной области спектра, примерно 2,9 мкм. Это означает, что при использовании ИК-излучателей с длинами волн около 2,9 мкм можно достичь максимальной эффективности при испарении влаги из пищевого сырья. При использовании такого метода сушки стоит учитывать ряд моментов, таких как: мощность излучателя, расстояние от излучателя до объекта сушки, толщину слоя материала. Однако важно учитывать, что эффективность сушки также зависит от других факторов, таких как температура сушки, влажность продукта, его толщина и теплопроводность. Поэтому оптимальные параметры и длины волн ИК-излучения могут различаться в зависимости от конкретного продукта и условий процесса.
Стоит отметить, что температура сушки может оказывать существенное влияние на структурно-механические свойства продуктов.
К ним можно отнести: реологические свойства сырья - сдвиговые (напряжение сдвига, вязкость, пенетрацию и др.), компрессионные (адгезию, липкость, пластичность и др.) и поверхностные (силу трения, коэффициент внешнего трения и др.).
К структурно-механическим свойствам можно отнеси: прочность, твердость, пенетра-цию, напряжение сдвига, упругость, эластичность, пластичность, силу трения, коэффициент внешнего трения, вязкость, адгезию, тиксотро-пию, липкость и т.д. Так как процесс сушки связан с испарением влаги, в связи с этим происходит изменение в первую очередь структуры материала, а именно вязкости и твердости. Эти изменения в структуре материала могут влиять на его физические, механические и химические свойства, и они должны учитываться при проектировании и выполнении процессов сушки.
В связи с вышесказанным цель данного исследования - изучить влияние температуры сушки на структурно-механические свойства мышечной части личинок черной львинки (Иегтейа ШисепБ), в частности, параметры твердости, вязкости мышечной части личинок при различных температурах сушки (от 40 °С до 100 °С).
Материалы и методы исследования.
Для проведения эксперимента была использована мышечная часть личинок черной львинки (Иегтейа ШисепБ), полученная из специализированного завода по выращиванию насекомых. Предварительно личинки были заморожены, затем постепенно разморожены и в дальнейшем механически разделены на фракции, как представлено на рисунке 2. Эксперименту подвергалась только внутренность личинок черной львинки, так как это наиболее ценная часть, содержащая большое количество кормового белка, представленная на рисунке 3.
Для определения влияния температурных режимов ИК-сушки на структурно-механические свойства биомассы была использована экспериментальная инфракрасная сушилка, представленная на рисунке 4. Проведя комплексный анализ литературных источников, было выявлено, что значительное влияние оказывают: температура ИК-сушки (Т), толщина слоя исследуемого сырья Р), скорость воздушного потока в камере, обеспечивающая унос влажного воздуха (ив).
Рисунок 3 - Внутренняя часть личинок черной львинки (Hermetia illucens) Figure 3 - Interior of black soldier fly larvae (Hermetia illucens)
Сырье подвергалось сушке керамическим инфракрасным излучателем мощностью 400 Вт, расстояние от излучателя до полной поверхности к облучаемой её части 20 см. Такое расстояние было выбрано в связи с многочисленными
исследованиями ряда ученых [14-17], так как при увеличении расстояния уменьшается интенсивность облучения, что приводит к уменьшению скорости сушки. Время нагрева продукта регистрировалось с помощью датчиков на ПК.
Рисунок 4 - Экспериментальная установка инфракрасной сушки Figure 4 - Experimental installation for infrared drying
С целью получения достоверных данных был выбран некомпозиционный трехуровневый план второго порядка Бокса-Бенкина для трех факторов. Некомпозиционный план второго порядка для трех факторов предусматривает проведение 15 опытов (15 строк в матрице плана), причем три опыта (опыты 5; 10; 15) проводятся в центре плана, т.е. при нахождении всех факторов на нулевых (основных) уровнях (х1=х2=х3=0).
Факторы и уровни их варьирования представлены в таблице 1 в закодированном виде.
Выбор и обоснование интервалов варьирования значимых факторов основывался на технологических требованиях к условиям сушки и конструктивных характеристиках экспериментальной установки (толщина слоя и скорость воздушного потока).
В связи с тем, что конечным продуктом является протеиновая мука, а после процесса
сушки биомасса приобретает хрупкие свойства, возникает необходимость определить, при какой температуре биомасса начнет менять свои реологические свойства, чтобы в дальнейшем рассчитать необходимую нагрузку на процесс измельчения и подбор самого измельчителя.
Биомассу личинок черной львинки (Hermetia illucens) сушили при температурах от 40 до 100 °С. Как только масса приобретала необходимую температуру, её проверяли на вязкость с помощью ротационного вискозиметра BROOKFIELD DV-II+Pro, показанного на рисунке 5. Диапазон варьирования скорости вискозиметра (скорость сдвига) изменяли от 0,1 до 120 об/мин, при этом вязкость массы обратно пропорциональна скорости вращения. Повторяемость измерений вязкости составила ±0,2%. Точность датчика измерения температуры ± 1 °С.
Таблица 1 - Обозначение факторов и уровней их варьирования в закодированном виде Table 1 - Identified factors and levels of their variation in coded form
Варьируемый фактор Variable factor Единицы Уровни варьирования Variation
измерения Unit of measure Обозначение Symbol нижний (-1) lower (-1) основной (0) верхний (+1) Интервал Interval
main (0) upper (+1)
х1 Температура сушки Drying temperature °С Т 40 70 100 30
х2 Толщина слоя сы-
рья Layer thickness of raw material мм S 2 4 б 2
хэ Скорость воздуш-
ного вихревого потока в камере м/с ив 1,4 3 4,б 1,б
Speed of air vortex flow in the chamber
Выход RS-232 RS-232 output
Настраиваемые параметры Configurable settings
Кнопки прокрутки для удобного выбора скорости и шпинделя Spin buttons for easy speed and spindle selection
Отображаемые данные: Вязкость (сПэ или мПа^с) Скорость сдвига/напряжение сдвига % вращающего момента Скорость/шпиндель Displayed data: Viscosity (cPo or mPa^s) Shear rate/shear stress % torque Speed/spindle
Автоматический диапазон пределов вязкости Automatic range of viscosity limits
Температурный датчик RTD Temperature sensor RTD
Рисунок 5 - Вискозиметр BROOKFIELD DV-II + Pro Figure 5 - BROOKFIELD DV-II + Pro viscometer
При проведении исследований биомассы личинок черной львинки (ИегтеНа ШисепБ) объект исследования разместили в специальном лабораторном термостойком стакане. Чтобы получить более точные и полные данные, использовали температурный датчик и измери-
тельный шпиндель, предварительно откалибро-ванный.
В процессе эксперимента измерение вязкости проводилось при различных скоростях сдвига, что позволило определить зависимость вязкости от скорости деформации материала. Помимо этого были фиксированы показатели
скорости и напряжения сдвига, что позволило более точно определить параметры, характеризующие исследуемую биомассу.
С точки зрения энергетики, вязкость - это диссипация механической энергии. Соответственно, при построении графика зависимости в координационной системе у=уМ, где х - изменение температуры, у - вязкость.
Статистическая обработка данных. Полученные результаты были обработаны по методу средних обработки данных реометрии, а также с помощью программы STATISTICA 10. По результатам эксперимента все данные были
перенесены в таблицу и рассчитаны с помощью программы Excel.
Результаты исследования и их обсуждение. При сушке белковой биомассы из личинок ЧЛ происходит процесс пластификации её коагуляционной системы, что обусловлено наличием прослоек молекул воды между частицами молекул белка и жира, это можно увидеть на рисунке 6 а (фото сделано на микроскопе Микромед-2). При температуре сушки от 60 °С биомасса обретает упругие свойства, и при низком содержании влаги (W = 15-9%) она проявляет хрупко-упругие свойства.
а а б b
а - при увеличении в 2000 крат; б - без увеличения (общий вид) Рисунок 6 - Биомасса личинок черной львинки a - at a magnification of 2000 times; b - without magnification (general view) Figure 6 - Biomass of black soldier fly larvae
Таким образом, происходит переход из коагуляционной системы в конденсационную при температуре от 60 °С. В конденсационных структурах частицы белка, жира и полисахаридов (уг-
леводов) близко сближаются друг с другом, что приводит к максимальному значению сил сцепления и, в конечном итоге, к образованию прочной структуры, как показано на рисунке 7.
Рисунок 7 - Пластифицированная биомасса насекомых после сушки Figure 7 - Plasticized insect biomass after drying
30
25 20 15 10
0.............
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Температура, оС Temperature, оС
Рисунок 8 - Влияние температуры биомассы личинок черной львинки (Hermetia illucens) на изменение вязкости Figure 8 - Effect of temperature of the biomass of black soldier fly larvae (Hermetia illucens) on the change in viscosity
о СО
CD CD
1=
м Е
.0 т с
о к "со о
со о
я со
m >
Мышечная ткань личинок, как и ткань всех животных, особенно сельскохозяйственных, является структурированной дисперсной системой, для которой характерны высокая структурная вязкость и упругость формы, что видно из графика. Мышечная ткань на 80% состоит из белковых веществ. Благодаря наличию внутреннего напряжения в биомассе висцелярного отдела личинок, возникающего в процессе перекристаллизации, происходит понижение прочности, что в свою очередь приводит к нарушению целостности и, как следствие, к появлению трещин при сушке, что также можно увидеть на рисунке 7. Результаты исследования влияния температуры сушки на вязкость представлены в виде графика на рисунке 8.
Из графика на рисунке 8 видно, что процесс пластификации и переход коагуляционной системы в конденсационную происходит благодаря наличию воды между частицами молекул белка, жира и полисахаридов. Это дает биомассе возможность обрести упругие свойства при температуре от 60 °С. С повышением температуры масса приобретает характеристики хрупкого тела, что является важным свойством при процессах измельчения в протеиновую муку. Таким образом, структура биомассы личинок черной львинки после сушки ограничивает качественные и технологические показатели.
Также следует отметить, что конденсационные структуры позволяют частицам близко сближаться друг с другом, что максимально по-
вышает силы сцепления и обеспечивает формирование прочной структуры.
Процесс сушки характеризуется кривой сушки, которая представляет собой зависимость относительной влажности материала от времени процесса сушки, причем характер кривой определяется экспериментально.
Анализируя данные, полученные с датчиков, установленных в сушильной камере, был построен график кривой скорости сушки, отраженный на рисунке 9.
При этом следует отметить, что прогрев осуществлялся импульсно, т.е. при достижении нужной температуры материала, согласно плану эксперимента, излучатель автоматически отключался, а включение происходило при отклонении температуры на 1,0-1,5 °С. Из-за резкого включения и выключения источников излучения происходят периодические изменения температурного профиля в слое сырья. Во время подачи теплового излучения (при нагреве) температурный профиль характеризуется положительным градиентом температуры от центра слоя к его границе, в то время как в отсутствие подачи тепла (при охлаждении) происходит обратное - отрицательный градиент. Важно отметить, что разница в температуре между центром слоя и его границей при нагреве значительно меньше, чем градиент при охлаждении, что объясняется низкой температурой окружающего воздуха, который охлаждает сырье.
о4
s" ч—
к
н ie
и Ш тз
-Û о
со
к о о
н rt
и 03
ч Œ
и аз
и т с а о со u m аТ аз
ч e >
й о th _аз
н
ч o t
е
ш n te
-Û м tn o
-Û о
т yt
с
о
н mi
а u
П=
В
90
Время сушки, ч Drying time, hour
Рисунок 9 - Кривая скорости сушки (зависимость влажности сырья от времени нахождения в камере сушилки) Figure 9 - Drying speed curve (dependence of raw material humidity on the time spent in the dryer chamber)
Таблица 2 - Аминокислотный состав биомассы личинок черной львинки после сушки Table 2 - Amino acid composition of the biomass of black soldier fly larvae after drying
Номер опыта Температура, °С Аминокислотный состав, %
Number of experience Temperature, °С Amino acid composition, %
1. 40,00 77,79
2. 100,00 50,19
3. 40,00 65,75
4. 100,00 46,35
5. 40,00 77,72
6. 100,00 51,25
7. 40,00 69,25
8. 100,00 44,53
9. 70,00 71,72
10. 70,00 64,22
11. 70,00 60,54
12. 70,00 64,14
13. 70,00 69,35
14. 70,00 70,25
15. 70,00 69,96
В начальной стадии процесса нагрева сырья происходит более длительный период разогрева и охлаждения по сравнению с конечной фазой этого процесса. Это обусловлено уменьшением теплоемкости сырья из-за его испарения и снижения скорости удаления влаги из него.
На начальном этапе наблюдаемого процесса время, затраченное на нагрев, значительно превосходит время охлаждения, но к концу наблюдаемого периода продолжительность нагрева и охлаждения становятся почти одинаковыми. При постоянной температуре процесса на малом начальном участке кривой сушки изменение влажности незначительное, и
здесь происходит начальное прогревание материала. Затем влага удаляется со стабильной скоростью, как показывает участок с 0,5 часа по 1,5 часа.
На небольшом начальном участке кривой сушки изменение влажности незначительно, здесь имеет место прогрев материала. Далее влага удаляется с постоянной скоростью, о чем свидетельствует период с 0,5 часа по 1,5 часа.
Помимо температуры сушки, влияющей на структурно-механические свойства, влияет и химический состав биомасс. Так, содержание жира в составе личинок ЧЛ повышает эластичность и облегчает скольжение массы при нанесении ее на сушильную поверхность. Содержание жира в биомассе колеблется от 35-45% [35, 16, 17]. При этом содержание аминокислот изменялось в зависимости от температуры сушки. Данные приведены в таблице 2.
Выводы. Из проведенных исследований выяснилось, что температура сушки оказывает значительное влияние на реологические свойства мышечной части личинок черной львинки (Hermetia illucens). При повышении температуры сушки от 50 °C до 100 °C твердость мышечной ткани увеличивалась, однако, эластичность и сопротивление уменьшались. Оптимальная температура сушки для сохранения максимальной твердости мышечной ткани составила 70 °C.
Дополнительные исследования также показали, что при увеличении температуры сушки более 100 °С происходит ускоренное разрушение мышечной ткани, что может привести к изменению вкусовых и текстурных характеристик продукта.
В целом, изучение влияния температуры инфракрасной сушки на реологические свойства мышечной части личинок черной львинки (Hermetia illucens) является важным шагом в разработке эффективных методов сушки пищевых продуктов. Эти результаты могут быть использованы для улучшения качества продуктов, а также для оптимизации технологических процессов сушки и измельчения в кормовую муку.
Список источников
1. Официальный сайт Федеральной службы государственной статистики URL: rosstat.gov.ru. (дата обращения 15.01.2023).
2. Ткачева И.В., Васильев М.С. Современное состояние аквакультуры России: проблемы и перспективы развития // Современные рыбные ресурсы и аквакультура в Азово-Черноморском бассейне: сборник совместных
публикаций сотрудников ЮНЦ РАН и ДГТУ. Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2020. С. 221-225. EDN: YAVGFT
3. Дорошенко В.А., Хозяев И.А., Меркер А.А., Рева Е.Н., Щербаков А.А. Влияние ИК-сушки мышечной части личинок черной львинки (Hermetia illucens) на содержание белкового комплекса // Инновационные технологии в науке и образовании: материалы конференции "ИТНО 2022". Ростов-на-Дону, 2022. С. 60-63.
DOI: 10.23947/itse.2022.60-63 EDN: RXQVYM
4. Мальцева Т.А. Исследование свойств высушенной личинки мухи hermetia illucens и жира применительно к процессу отжима // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2021. № 173. С. 281-291.
DOI: 10.21515/1990-4665-173-021. EDN: DWNEVP
5. Некрасов Р.В., Чабаев М.Г., Зеленченкова А.А., Бастраков А.И., Ушакова Н.А. Питательные свойства личинок Hermetia illucens L. - нового кормового продукта для молодняка свиней (Sus scrofa domesticus Erxleben) // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54. № 2.
С. 316-325. DOI: 10.15389/agrobiology. 2019. 2.316rus. EDN: DPBJOU
6. Шайхиев И.Г., Свергузова С.В., Сапронова Ж.А. Использование личинок мухи hermetia illucens в рационах кормов для выращивания поросят и взрослых свиней // Sciences of Europe. 2020. № 59-2 (59). С. 12-19.
EDN:DJOZXF
7. Shi-wei Xie, Yong-jian Liu, Shuailin Zeng, Jin Niu, Li-xia Tian. Partial replacement of fish-meal by soy protein concentrate and soybean meal based protein blend for juvenile Pacific white shrimp, Litopenaeus vannamei // Aquaculture. 2016. Vol. 464. P. 296-302. https://doi.org/10.1016/ j.aquaculture.2016.07.002.
8. Пахомов В.И., Брагинец С.В., Бахчевников О.Н., Алферов А.С., Рухляда А.И., Бабаджанян А.С. Результаты экспериментальных исследований экструдирования кормов, содержащих зерно пшеницы и биомассу личинок черной львинки // Аграрная наука Евро-Северо-Востока 2020. Т. 21. № 1. С. 28-42. DOI: 10.30766/20729081.2020.21.1.28-42. EDN: YFQWQU
9. Irungu F.G., Mutungi C.M., Faraj A.K., Affognon H., Kibet N., Tanga C., Ekesi S., Nakimbugwe D., Fiaboe K.K.M. Physico-chemical properties of extruded aquafeed pellets containing black soldier fly (Hermetia illucens) larvae and adult cricket (Acheta domesticus) meals // Journal of Insects as Food and Feed. 2018. Vol. 4(1). P. 19-30.
DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2017.0008
10. Irungu F.G., Mutungi C.M., Faraj A.K., Affognon H., Ekesi S., Nakimbugwe D., Fiaboe K.K.M. Proximate composition and in vitro protein digestibility of extruded aquafeeds containing Acheta domesticus and Hermetia illucens fractions // Journal of Insects as Food and Feed. 2018. Vol. 4(4). P. 275-284. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2017.0089
11. Шайхиев И.Г., Свергузова С.В., Сапронова Ж.А., Воронина Ю.С. Опыт выращивания тиляпий в аквакульту-ре с использованием личинок мухи hermetia illucens за рубежом (обзор литературы) // Sciences of Europe. 2021. № 67-2.
12. Ушакова Н.А., Пономарев С.В., Федоровых Ю.В., Бастраков А.И. Использование протеин-хитинового концентрата личинок черной львинки hermetia illucens в рационе всеядных рыб на примере красной тиляпии // Изве-
стия Уфимского научного центра РАН. Серия: Биология,
биохимия и генетика. 2018. № 3. С. 57-62.
DOI: 10.31040/2222-8349-2018-0-3-57-62 EDN: XWQPOH
13. Ушакова Н.А., Пономарев С.В., Федоровых Ю.В., Бастраков А.И., Павлов Д.С. Физиологические основы питательной ценности концентрата личинок hermetia illucens в рационе рыб // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2020. № 3. С. 293-300.
DOI: 10.31857/S0002332920030108. EDN: RCLEBR
14. Ушакова Н.А., Пономарев С.В., Федоровых Ю.В., Бастраков А.И., Павлов Д.С. Физиологические основы питательной ценности концентрата личинок Hermetia illucens в рационе рыб // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2020. № 3. С. 293-300.
DOI 10.31857/S0002332920030108. EDN: RCLEBR
15. Doroshenko V.A., Khozyaev I.A., Yakovlev D.A., Doroshenko A.A., Shcherbakov A.A. Studying the thermo-physical characteristics of the muscle mass of the black soldier fly larvaes (hermetia illucens) as a drying object // Engineering Technologies and Systems. 2022. Т. 32. № 4.
С. 613-629. DOI: 10.15507/2658-123.032.202204.613-629. EDN: HAMQCZ
16. Рудой Д.В., Пахомов В.И., Мальцева Т.А., Ольшевская А.В. Анализ влияния СВЧ-обработки высушенной биомассы насекомых hermetia illucens на процесс отжима жира // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2021. № 174. С. 321-333.
DOI: 10.21515/1990-4665-174-024. EDN: JXCCKB
17. Месхи Б.Ч., Мозговой А.В., Рудой Д.В., Ольшевская А.В., Смирнова О.А., Саркисян Д.С., Мальцева Т.А. Альтернативные источники белка как сырье для производства новых продуктов питания: проблемы и перспективы // Инновационные технологии в науке и образовании: материалы конференции "ИТНО 2022". Ростов-на-Дону, 2022. С. 160-166. DOI: 10.23947/itse.2022.160-166.
EDN: MMGABZ
References
1. Ofitsial'nyy sayt Federal'noy sluzhby gosudar-stvennoy statistiki (Official website of the Federal State Statistics Service). URL: rosstat.gov.ru. (data obrascheniya 15.01.2023). (In Russ.)
2. Tkacheva I.V. Vasil'ev M.S. Sovremennoe sos-toyanie akvakul'tury Rossii: problemy i perspektivy razvitiya (The current state of aquaculture in Russia: problems and development prospects). Sovremennye rybnye resursy i ak-vakul'tura v Azovo-Chernomorskom basseyne: sbornik sovmestnykh publikatsiy sotrudnikov YUNTs RAN i DGTU. Rostov-na-Donu: DGTU, 2020, s. 221-225. EDN: YAVGFT. (In Russ.)
3. Doroshenko V.A., Khozyaev I.A., Merker A.A., Reva E.N., Scherbakov A.A. Vliyanie IK-sushki myshechnoy chasti lichinok chernoy l'vinki (Hermetia illucens) na soderzhanie belkovogo kompleksa (The effect of infrared drying of the muscular part of black soldier fly larvae (Hermetia illucens) on the content of the protein complex). Inno-vatsionnye tekhnologii v nauke i obrazovanii: materialy kon-ferentsii "ITNO 2022", Rostov-na-Donu, 2022, s. 60-63.
DOI: 10.23947/itse.2022.60-63 EDN: RXQVYM (In Russ.)
4. Mal'tseva T.A. Issledovanie svoystv vysushennoy lichinki mukhi hermetia illucens i zhira primenitel'no k
protsessu otzhima (Research of the properties of dried hermetia illucens fly larvae and fat in relation to the extraction process). Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universi-teta. 2021; 173: 281-291. DOI: 10.21515/1990-4665-173021. EDN: DWNEVP (In Russ.)
5. Nekrasov R.V., Chabaev M.G., Zelenchenkova A.A., Bastrakov A.I., Ushakova N.A. Pitatel'nye svoystva lichinok Hermetia illucens L. - novogo kormovogo produkta dlya mo-lodnyaka sviney (Sus scrofa domesticus Erxleben) (Nutritional properties of Hermetia illucens L. larvae, a new feed product for young pigs (Sus scrofa domesticus Erxleben). Sel'skokhozyaystvennaya biologiya. 2019; 54-2: 316-325. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.2.316rus: EDN: DPBJOU (In Russ.)
6. Shaykhiev I.G., Sverguzova S.V., Sapronova Zh.A. Ispol'zovanie lichinok mukhi hermetia illucens v ratsionakh kormov dlya vyraschivaniya porosyat i vzroslykh sviney (Use of fly larvae hermetia illucens in feed diets for growing piglets and adult pigs). Sciences of Europe. 2020; 59-2(59): 12-19. EDN: DJOZXF (In Russ.)
7. Shi-wei Xie, Yong-jian Liu, Shuailin Zeng, Jin Niu, Li-xia Tian. Partial replacement of fish-meal by soy protein concentrate and soybean meal based protein blend for juvenile Pacific white shrimp, Litopenaeus vannamei. Aquaculture. 2016; 464: 296-302. https://doi.org/10.1016/jaquaculture.2016.07.002.
8. Pakhomov V.I., Braginets S.V., Bakhchevnikov O.N., Alferov A.S., Rukhlyada A.I., Babadzhanyan A.S. Rezul'taty eksperimental'nykh issledovaniy ekstrudirovaniya kormov, soderzhaschikh zerno pshenitsy i biomassu lichinok chernoy l'vinki (The results of experimental studies of extrusion of feed containing wheat grain and black soldier fly larvae). Agrar-naya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2020; 21(1): 28.
DOI: 10.30766/2072-9081.2020.21.1.28-42 EDN: YFQWQU (In Russ.)
9. Irungu F.G., Mutungi C.M., Faraj A.K., Affognon H., Kibet N., Tanga C., Ekesi S., Nakimbugwe D., Fiaboe K.K.M. Physico-chemical properties of extruded aquafeed pellets containing black soldier fly (Hermetia illucens) larvae and adult cricket (Acheta domesticus) meals. Journal of Insects as Food and Feed. 2018; 4(1): 19-30.
DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2017.0008
10. Irungu F.G., Mutungi C.M., Faraj A.K., Affognon H., Ekesi S., Nakimbugwe D., Fiaboe K. K. M. Proximate composition and in vitro protein digestibility of extruded aquafeeds containing Acheta domesticus and Hermetia illucens fractions. Journal of Insects as Food and Feed. 2018; 4(4): 275284. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2017.0089
11. Shaykhiev I.G., Sverguzova S.V., Sapronova Zh.A., Voronina Yu.S. Opyt vyraschivaniya tilyapiy v akvakul'ture s ispol'zovaniem lichinok mukhi hermetia illucens za rubezhom (obzor literatury). Sciences of Europe. 2021. № 67-2.
(In Russ.)
12. Ushakova N.A., Ponomarev S.V., Fedorovykh Yu.V., Bastrakov A.I. Ispol'zovanie protein-khitinovogo kontsentrata lichinok chernoy l'vinki hermetia illucens v ratsione vseyadnykh ryb na primere krasnoy tilyapii (The use of pro-tein-chitinous concentrate of larvae of the black fly hermetia illucens in the diet of omnivorous fish is exemplified by red tilapia). Izvestiya Ufimskogo nauchnogo tsentra RAN. Seriya: Biologiya, biokhimiya i genetika. 2018; 3: 57-62.
DOI: 10.31040/2222-8349-2018-0-3-57-62 EDN: XWQPOH (In Russ.)
13. Ushakova N.A., Ponomarev S.V., Fedorovykh Yu.V., Bastrakov A.I., Pavlov D.S. Fiziologicheskie osnovy pi-tatel'noy tsennosti kontsentrata lichinok hermetia illucens v ratsione ryb (Physiological basis of the nutritional value of a concentrate of hermetia illucens larvae in fish diets). Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Seriya biologicheskaya. 2020; 3: 293-300. DOI: 10.31857/S0002332920030108.
EDN: RCLEBR (In Russ.)
14. Ushakova N.A., Ponomarev S.V., Fedorovykh Yu.V., Bastrakov A.I., Pavlov D.S. Fiziologicheskie osnovy pi-tatel'noy tsennosti kontsentrata lichinok Hermetia illucens v ratsione ryb (Physiological basis of the nutritional value of a concentrate of hermetia illucens larvae in fish diets). Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Seriya biologicheskaya. 2020; 3: 293-300. DOI: 10.31857/ S0002332920030108.
EDN: RCLEBR (In Russ.)
15. Doroshenko V.A., Khozyaev I.A., Yakovlev D.A., Doroshenko A.A., Shcherbakov A.A. Studying the thermo-physical characteristics of the muscle mass of the black sol-
dier fly larvaes (hermetia illucens) as a drying object. Engineering Technologies and Systems. 2022; 32-4: 613-629. DOI: 10.15507/2658-4123.032.202204.613-629. EDN: HAMQCZ
16. Rudoy D.V., Pakhomov V.I., Mal'tseva T.A., Ol'shevskaya A.V. Analiz vliyaniya SVCh-obrabotki vysu-shennoy biomassy nasekomykh hermetia illucens na protsess otzhima zhira (Analysis of the influence of microwave processing of dried biomass of Hermetia Illucens insects on the process of fat pressing). Politematicheskiy setevoy ele-ktronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021; 174: 321-333.
DOI: 10.21515/1990-4665-174-024. EDN: JXCCKB (In Russ.)
17. Meskhi B.Ch., Mozgovoy A.V., Rudoy D.V., Ol'shevskaya A.V., Smirnova O.A., Sarkisyan D.S., Mal'tseva T.A. Al'ternativnye istochniki belka kak syr'e dlya proizvodstva novykh produktov pitaniya: problemy i perspek-tivy (Alternative protein sources as raw materials for the production of new food products: problems and prospects). Inno-vatsionnye tekhnologii v nauke i obrazovanii: materialy kon-ferentsii "ITNO 2022", Rostov-na-Donu, 2022, s. 160-166. DOI: 10.23947/itse.2022.160-166 EDN: MMGABZ (In Russ.)
Сведения об авторе
В.А. Дорошенко - ассистент, Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия, Тел.: +7-909-436-77-59. E-mail: [email protected].
lê Валентина Александровна Дорошенко, [email protected]
Information about the author
V.A. Doroshenko - Assistant, Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia. Phone: +7-909-436-77-59. E-mail: valyl [email protected].
Valentina Alexandrovna Doroshenko, [email protected] Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов. The author declares no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 28.07.23; одобрена после рецензирования 7.09.2023; принята к публикации 8.09.2023. The article was submitted 28.07.23; approved after reviewing 7.09.2023; accepted for publication 8.09.2023.
https://elibrary.ru/uuymei
