На правах рукописи

ЯРИЧЕВСКАЯ НАТАЛИЯ НИКОЛАЕВНА

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ

МОРОЖЕНОЙ ПРОДУКЦИИ ИЗ КРАБОВ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и

холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2013

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО»)

Научный руководитель: Доктор технических наук, доцент Харенко Елена Николаевна – заведующая лабораторией нормирования ФГУП «ВНИРО»

Официальные оппоненты: Доктор технических наук Новикова Маргарита Владимировна – профессор кафедры технологии и организации ресторанного и гостиничного сервиса ФГБОУ ВПО «РГУТиС»

(г. Москва) Доктор биологических наук Мухин Вячеслав Анатольевич – заведующий лабораторией биохимии и технологии ФГУП «ПИНРО» (г. Мурманск)

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО СПб НИУ ИТМО «Институт холода и биотехнологий»

(г. Санкт-Петербург)

Защита состоится «11» октября 2013 г. в 11 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 307.004.03 при ФГУП «Всероссийский научноисследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО») по адресу: 107140, г. Москва, ул. Верхняя Красносельская, дом 17.

Факс: (499) 264-91-87, е-mail: [email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВНИРО».

Автореферат разослан «06» сентября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Татарников Вячеслав Александрович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Концепцией развития рыбного хозяйства Российской Федерации до 2020 г. определены основные направления рационального использования водных биоресурсов, в том числе ракообразных, путем разработки и внедрения технологий, обеспечивающих повышение качества и безопасности продукции.

Одним из перспективных направлений является использование физических способов обработки сырья с целью придания определенных качественных показателей готовой продукции и увеличения ее выхода.

Известны такие физические способы обработки пищевого сырья, как акустические; обработка пищевых продуктов в электростатическом поле; электроконтактные; высокочастотные и сверхвысокочастотные; обработка сырья различными видами излучений – инфракрасным, ультрафиолетовым, ионизирующим; озонирование и другие (А.В. Кардашев, Н.Н. Сахарова, В.Н. Шерстюк, П.А. Беляев, В.В. Воробьев, J.H. Ruello и др.).

Большой практический интерес для пищевой, в том числе рыбной промышленности, представляет метод ультразвуковой обработки (УЗ-обработки) сырья, основанный на явлении кавитации (Шестаков, 2003, 2005), возникающей вследствие распространения в воде механических колебаний ультразвуковой частоты.

На сегодняшний день доказана целесообразность использования ультразвука (УЗ) для снижения концентрации микроорганизмов в тузлуках при ультразвуковом фильтровании, увеличения скорости охлаждения, размораживания и посола рыбы, экстракции жира из жиросодержащего сырья (Маршак, Переплетчик, 1959; Заяс, 1971; Окорокова, 1981; Артемов, 2010).

Вместе с тем, в настоящее время в рыбной промышленности активно используются пищевые добавки. Так, для улучшения качественных показателей готовой продукции из водных биоресурсов и увеличения ее выхода, в том числе продукции из крабов, применяют фосфаты, являющиеся водоудерживающими агентами химической природы (Федичкина, 2003; Ким и др., 2006; Сарафанова, 2007; Kumazawa, 1990; Park, 2004).

Применение фосфатов в производстве пищевых продуктов в последнее время является спорным. С одной стороны, доказана их эффективность в отношении сохранения качества и увеличения выхода продукции, с другой стороны, имеются сведения о повышении риска развития заболеваний, связанных с нарушением кальциево-фосфорного обмена, при употреблении в пищу продуктов, выработанных с фосфатами (Спиричев, Белаковский, 1989).

Использование УЗ с целью интенсификации процесса гидратации белков мышечной ткани крабов при производстве мороженой продукции предположительно позволит исключить пищевые фосфаты, используемые в качестве водосвязывающих агентов для улучшения качественных показателей готовой продукции и увеличения ее выхода и, тем самым, избежать их возможного негативного воздействия на организм человека. В связи с этим разработка технологии мороженой продукции из крабов с использованием УЗ является актуальной.

Цель и задачи работы. Цель работы – обосновать и разработать технологию мороженой продукции из крабов с использованием ультразвука, базирующуюся на принципах кавитации и обеспечивающую повышение качества и увеличение выхода продукции без применения пищевых фосфатов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследовать размерно-массовый и химический состав, пищевую и биологическую ценность крабового сырья в зависимости от популяционной принадлежности;

- обосновать процесс УЗ-обработки крабового сырья в технологической схеме производства варено-мороженых конечностей краба;

- оптимизировать режимы УЗ-обработки крабового сырья;

- обосновать срок годности варено-мороженых конечностей краба, выработанных с использованием УЗ;

- провести сравнительный анализ изменений физико-химических показателей и выхода готовой продукции при использовании УЗ и фосфатов;

- изучить гистологическую структуру мышечной ткани крабов при использовании УЗ и фосфатов;

- исследовать биологическую ценность мяса краба при использовании УЗ и фосфатов;

- разработать комплект технической документации на мороженую продукцию из краба с использованием УЗ;

- разработать программное обеспечение для обработки результатов опытноконтрольных работ при производстве мороженой продукции из крабов;

- рассчитать экономическую эффективность от внедрения разработанной технологии мороженой продукции из крабов с использованием УЗ.

Научная новизна работы Обоснована замена пищевых фосфатов на УЗ-обработку крабового сырья, что приводит к интенсификации гидратации белков мышечной ткани, увеличению нежности, уменьшению водоотдачи мяса краба и повышению выхода готовой продукции.

Впервые проведены исследования гистологической структуры мышечной ткани крабов, подвергнутых УЗ-обработке, установлено, что гистологическое строение мышечной ткани крабов остается неизменным, как при использовании фосфатов, так и при заданных режимах ультразвукового воздействия в сравнении с контролем, что позволило обосновать замену фосфатов на УЗ-обработку.

Доказано увеличение сроков годности варено-мороженых конечностей краба при использовании УЗ в процессе их глазирования.

Практическая значимость работы. Разработан и утвержден пакет технической документации – ТУ 9265-035-00472124-11 «Крабы варено-мороженые «Нежные» и ТИ. Разработанная технология апробирована в производственных условиях ООО «Амуррыбпром», ООО РК «Лунтос», ОАО «Феникс». Практическая значимость документа подтверждена актами внедрения. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение «Способ подготовки ракообразных для переработки» № 2469542 от 20 декабря 2012 г. Разработано программное обеспечение «Комплекс программ для обработки результатов ОКР при производстве мороженой продукции из крабов». Получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009611074 от 18.02.2009 г.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Комплексные исследования крабового сырья в зависимости от популяционной принадлежности.

2. Способ обработки крабового сырья УЗ при мойке и глазировании для повышения качественных показателей и выхода готовой продукции без применения фосфатов и увеличения ее срока годности.

3. Оптимизированный режим УЗ-обработки крабового сырья: продолжительность УЗ-воздействия в течение 16 мин при интенсивности УЗ-излучения 4 Вт/см2, обеспечивающий максимальный выход готовой продукции с высокими качественными показателями.

4. Эффективность применения УЗ-обработки для улучшения качественных показателей и увеличения выхода варено-мороженой продукции из крабов по сравнению с пищевыми фосфатами.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Третьей Международной научно-практической конференции «Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки», Владивосток, 2008; Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов», Краснодар, 2008; Второй Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов», Москва, 2008; VIII Международной научно-практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество». Калининград: АтлантНИРО, 2011 г., на заседаниях технологической секции Ученого совета ФГУП «ВНИРО».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 – в научных изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, 1 патент РФ, 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, включающих обзор литературы, объекты и методы исследований, экспериментальную часть, результаты исследований и их обсуждение, практическое использование результатов исследований и расчет экономической эффективности от внедрения разработанной технологии, выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 129 страницах печатного текста, содержит 20 таблиц, 26 рисунков и приложений. Список литературы включает 172 наименования, в том числе 26 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, научная новизна, практическая значимость работы, положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Современные тенденции в технологии переработки крабов» проведен анализ современного состояния запасов промысловых видов крабов и ассортимента выпускаемой продукции, описаны традиционные технологии пищевой продукции из крабов, рассмотрена роль пищевых фосфатов в решении вопроса улучшения качества и увеличения выхода продукции, приведены физические способы обработки сырья, показано использование УЗ, как перспективного способа обработки сырья в пищевых технологиях, сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе «Объекты и методы исследований. Методика постановки экспериментов» приведена характеристика объектов исследования, описаны методы исследований и условия постановки экспериментов. Методическая и экспериментальная части работы выполнялись в соответствии с программно-целевой моделью исследований, представленной на рисунке 1.

Объектами исследований являлись краб камчатский (Paralithodes camtschaticus) и продукты его переработки: конечности-сырец в панцире, конечности сыромороженые в панцире, конечности варено-мороженые в панцире.

В настоящей работе использовали стандартные и общепринятые физикохимические, биохимические, микробиологические, органолептические методы исследований в соответствии с требованиями стандартных и унифицированных методик.

Химический состав мышечной ткани краба, органолептические и физические показатели определяли по ГОСТ 7636, ГОСТ 7631.

Содержание кальция и фосфора определяли в лаборатории химии пищевых продуктов НИИ питания РАМН в соответствии с требованиями «Руководства по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов».

Содержание азотистых веществ определяли по методу Къельдаля на автоматическом анализаторе азота «Къельтек 1030» (Tecator, Швеция).

Рисунок 1 – Программно-целевая модель исследования Исследование аминокислотного состава белков мышечной ткани крабов проводили на автоматическом аминокислотном анализаторе «Хитачи ААА 835» (Япония) с использованием метода Мура и Штейна (Moore, Stein, 1954) в модификации лаборатории биохимии и технологии ФГУП «ПИНРО».

Фракционный состав белков мышечной ткани краба исследовали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC) на колонке TSK-Gel AlphaTosoh» (хроматограф LC-10Avp «Shimadzu», Япония).

Гистологическую структуру мышечной ткани крабов исследовали, руководствуясь стандартными методиками (Ромейс, 1953; Роскин, Левинсон, 1957) в модификации ФГУП «ВНИРО».

Величину водоотдачи и показатель нежности мяса конечностей краба определяли по методу Грау и Хамма в разработке ВНИИМП (Воловинская, Кельман, 1960). Навеску фарша прессовали 10 мин, затем фиксировали контуры пятен на фильтровальной бумаге от выделившегося тканевого сока и навески мяса краба после прессования. Нежность мышечной ткани конечностей краба вычисляли по формуле (1):

где: S1 – площадь, занимаемая остатком мяса после прессования, см2; m – навеска фарша мяса краба, г; N – содержание общего азота в мясе краба, %.

Водоотдачу мяса конечностей краба вычисляли по разности площадей пятен от тканевого сока и навески фарша после прессования, отнесенной к массе навески фарша до прессования по формуле (2):

где: S – площадь пятна от выделившегося тканевого сока на фильтровальной бумаге, см2; S1 – площадь, занимаемая остатком мяса после прессования, см2; m – навеска фарша мяса краба, г.

Микробиологические исследования проводили в соответствии с ГОСТ 26669;

ГОСТ 10444.15; ГОСТ 30518/ГОСТ Р 50474; ГОСТ 30519/ГОСТ Р 50480; ГОСТ 51921. Значения микробиологических показателей оценивали путем сопоставления со значениями, установленными в «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требованиях к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)». Срок годности устанавливали согласно требованиям МУК 4.2.1847 «Санитарно-эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов».

Определение токсичных элементов проводили по ГОСТ 26929; ГОСТ (кадмий, свинец); ГОСТ 26930; ГОСТ 26929 (мышьяк); ГОСТ 26927; МУ (ртуть).

Биологическую ценность образцов готовой крабовой продукции оценивали методом биотестирования с использованием в качестве индикаторного объекта инфузорий Stylonichia mytilus в соответствии с Методическими рекомендациями для использования экспресс-метода биологической оценки продуктов и кормов (Методические рекомендации для использования экспресс-метода биологической оценки продуктов и кормов, 1990).

Опытно-контрольные работы (ОКР) по определению выхода продуктов переработки краба проводили в соответствии с требованиями «Методик определения норм расхода сырья при производстве продукции из гидробионтов» (ВНИРО, 2002) с использованием «Комплекса компьютерных программ для обработки результатов опытно-контрольных работ при производстве мороженой продукции из крабов».

Для статистической обработки полученных экспериментальных данных и построения графических зависимостей использовали пакет прикладных программ Microsoft Office (Excel) и Statistica 6.0.

В третьей главе «Разработка технологии мороженой продукции из крабов с использованием ультразвука (УЗ)» представлен размерно-массовый состав исследуемых крабов, изучены химический состав мышечной ткани краба-сырца, аминокислотный состав белков, проведен сравнительный анализ пищевой и биологической ценности камчатского краба дальневосточных и северной популяций, обоснован процесс УЗ-обработки в технологической схеме производства вареномороженых конечностей краба, разработаны оптимальные режимы УЗ-обработки крабового сырья, обоснован срок годности конечностей краба варено-мороженых, произведенных с использованием УЗ, приведена технологическая схема производства варено-мороженых конечностей краба с использованием УЗ.

Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что промысловые самцы камчатского краба Баренцева моря по ширине карапакса и массе сопоставимы с камчатским крабом Западно-Камчатской подзоны Охотского моря и в два раза крупнее краба Шантарской популяции.

Таблица 1 – Размерно-массовый состав камчатского краба Северо-Охотоморская подзона Примечания. 1) Ширину карапакса определяли штангенциркулем, измеряя наибольшую ширину панциря краба без учёта шипов.

2) Массу каждого экземпляра краба определяли взвешиванием.

Анализ данных таблицы 2 показал, что мышечная ткань обеих популяций камчатского краба, выловленного в Охотском море, характеризуется несколько большим содержанием белка (в среднем на 3,4 %) и меньшим содержанием воды, по сравнению с мышечной тканью акклиматизированного краба, где данные показатели составляют в среднем 13,8 % и 82,0 % соответственно.

Таблица 2 – Химический состав мышечной ткани конечностей краба-сырца Краб камчатский (Paralithodes camtschaticus) Западно-Камчатской подзоны 78,5 ± 0,2 17,4 ± 0,6 0,7 ± 0,2 1,8 ± 0, Северо-Охотоморской подзоны Примечание. 1) Содержание гликогена рассчитано по разности.

По содержанию жира, минеральных веществ и гликогена мышечная ткань камчатского краба обеих популяций достоверно не различается.

Белки мышечной ткани исследуемых крабов содержат полный набор незаменимых аминокислот (НАК). Установлено, что сумма НАК в значительной степени превышает сумму НАК в эталонном белке и скор большинства НАК (лизин, триптофан, треонин, изолейцин, лейцин, тирозин + фенилаланин, гистидин) составляет более 100 %. Из заменимых аминокислот (ЗАК) доминирующими являются глутаминовая и аспарагиновая кислоты, аргинин. Аминокислотный индекс НАК/ЗАК белков камчатского краба исследуемых популяций, составил 0,7.

Исследование фракционного состава белков мышечной ткани конечностей краба показало присутствие белков с различными молекулярными массами (ММ) с преобладанием пептидов низкомолекулярной части спектра в диапазоне ММ от 17, кДа до 3,5 кДа – более 75,0 % от содержания всех белков соответственно. В целом, можно говорить об аналогии данных химического состава, фракционного и аминокислотного состава белков мышечной ткани краба Охотского и Баренцева морей.

С целью обоснования процесса УЗ-обработки крабового сырья были проведены эксперименты по использованию УЗ на различных стадиях технологического процесса производства конечностей краба варено-мороженых в панцире.

УЗ-обработку конечностей краба проводили в специальной ультразвуковой ванне «ГРАД 140-35» рабочим объемом 14 л и регулируемой мощностью ультразвукового генератора от 90 до 300 Вт при средней рабочей частоте УЗ 35 кГц, интенсивности излучения от 2 до 7 Вт/см2 в течение 10-20 мин.

Варено-мороженые конечности краба изготавливали по следующим технологическим схемам: I схема (контроль – по ОСТ 15-159-2003) – разделка, мойка, стекание варка охлаждение, стекание замораживание; II схема – разделка, мойка под воздействием УЗ, стекание варка охлаждение, стекание замораживание; III схема – разделка, мойка, стекание варка охлаждение вареных конечностей под воздействием УЗ, стекание замораживание; IV схема – разделка, мойка под воздействием УЗ, стекание варка охлаждение под воздействием УЗ, стекание замораживание.

Проведенными исследованиями установлено, что УЗ-обработка наиболее эффективна при мойке крабового сырья перед варкой, так как обеспечивает увеличение нежности мяса до 455 см2/г N, что на 39,0 % больше, чем в контроле (328 см2/г N), снижение величины водоотдачи в 2 раза по сравнению с контролем с 42,2 см2/г до 21,9 см2/г, способствует минимизации потерь массы сырья при варке, что позволяет повысить выход готовой продукции на 5,8 %.

Оптимизацию режимов УЗ-обработки крабовых конечностей проводили методом математического планирования экспериментов по униформ-рототабельному плану второго порядка для двух варьируемых факторов. За основные факторы, определяющие влияние УЗ на качественные показатели (белково-водный коэффициент – БВК; коэффициент растворимого азота – КРА; показатель нежности мяса краба – Н, см2/г N; величина водоотдачи мяса краба – В, см2/г) и выход вареномороженых конечностей (Вп, %), были приняты: продолжительность УЗ-обработки, (, мин) и интенсивность УЗ-воздействия, (I, Вт/см2).

В результате математической обработки экспериментальных данных получены уравнения и построены поверхности откликов, описывающие изменение качественных показателей и выхода готовой продукции в зависимости от используемых режимов УЗ-обработки.

Изменение БВК мышечной ткани краба описывается уравнением (1):

БВК=А(-0,12+0,2710-1'+7,1510-2I'-0,0710-2'2-0,1410-2'I'-0,6210-2I'2), (1) где: БВК – белково-водный коэффициент, не имеет размерности; – продолжительность УЗ-обработки, мин; I – интенсивность УЗ, Вт/см2; ' и I' – относительные величины, равные: ' = ист. /, при = 1; I' = I ист. /I, при I = 1; А – эмпирический коэффициент, не имеющий размерности и равный 1.

Анализ данного уравнения и построенной по нему поверхности отклика (рисунок 2) показал, что БВК мышечной ткани краба достигает максимальных значений 0,222-0,238 при продолжительности УЗ-обработки крабовых конечностей от до 22 мин и интенсивности УЗ-излучения от 2 до 6 Вт/см2.

УЗ-обработки от 12 до 19 мин и интенсивности УЗ-излучения от 3 до 5,5 Вт/см2.

При увеличении интенсивности УЗ до 7 Вт/см2 и продолжительности обработки более 22 мин данный показатель постепенно снижается.

При продолжительности УЗ-обработки от 10,5 до 21 мин и интенсивности УЗизлучения от 2 до 5,5 Вт/см2 мясо конечностей краба характеризуется наибольшими показателями нежности 494-583 см2/г N и имеет самые низкие значения величины водоотдачи.

Изменение выхода варено-мороженых конечностей краба под влиянием основных факторов описывается уравнением (2):

где: Вп – выход готовой продукции, %; – продолжительность УЗ-обработки, мин; I – интенсивность УЗ, Вт/см2; ' и I' – относительные величины, равные: ' = /, при = 1; I' = I ист. /I, при I = 1; А – эмпирический коэффициент, имеющий разист.

мерность % и равный 1.

Анализ полученного уравнения и построенной по нему поверхности отклика (рисунок 3) показал, что максимальный выход варено-мороженых конечностей (65, %) установлен при следующих значениях основных варьируемых факторов: продолжительности УЗ-обработки 11,5-21 мин и интенсивности УЗ – 3,0-5,5 Вт/см2.

при интенсивности УЗ излучения 4 Вт/см2 – являются оптимальными режимами УЗ-обработки крабовых конечностей при мойке, обеспечивающими максимальный выход готовой продукции с высокими качественными показателями.

Рассмотрена возможность использования УЗ для повышения эффективности глазирования крабовых конечностей с целью увеличения их срока годности. Замороженные конечности краба опускали в УЗ ванну с пресной водой температурой не выше 3 С при непрерывном воздействии УЗ интенсивностью 7,0 Вт/см2, обеспечивая равномерное сплошное их покрытие глазурью. По окончании глазирования конечности обсушивали в течение 10-15 с и упаковывали. Образцы готовой продукции хранили в течение 16 мес (с учетом резервного срока – 2 мес) при температуре не выше минус 18 С.

краба, подвергнутых УЗ-обработке при мойке и глазировании (15,3 %).

менее интенсивно и к концу срока хранения (16 мес) составило 18,9 мг/100 г, что на 1,9 мг/100 г меньше, чем в контроле.

По микробиологическим показателям и содержанию токсичных элементов варено-мороженые конечности соответствовали «Единым санитарноэпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» (индекс 3.7.7.). КМАФАнМ по истечении 16-ти мес хранения не превышало значения, принятого для вареномороженой продукции из ракообразных (2104 КОЕ/г). БГКП (колиформы), S. aureus, патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы и L. monocytogenes не обнаружены.

При органолептической оценке выявлено, что мясо конечностей краба, подвергнутых УЗ-обработке при мойке и глазировании, в течение всего периода хранения имело вкус и запах, свойственный данному виду продукта, обладало сочной и нежной консистенцией, в отличие от контрольных, которые имели суховатую консистенцию мяса без признаков сочности и нежности с запахом «стареющего» белка.

Таким образом, использование УЗ при глазировании варено-мороженых конечностей краба позволило увеличить срок их годности до 14 мес при температуре не выше минус 18 С без потери качества.

На основании результатов исследований разработана технологическая схема производства конечностей краба варено-мороженых с использованием УЗ (рисунок 6).

В четвертой главе «Сравнительный анализ эффективности использования УЗ и фосфатов в технологии мороженой продукции из крабов» изучены изменения физико-химических, органолептических показателей мяса конечностей краба при обработке растворами фосфатов различных концентраций; рассмотрено влияние фосфатов на общее содержание фосфора и соотношение Р : Са в готовом продукте, представлены результаты экспресс-оценки безопасности мяса конечностей краба, выработанного с использованием фосфатов, проведен сравнительный анализ эффективности использования УЗ и фосфатов в технологии вареномороженой продукции из крабов.

Рисунок 6 – Технологическая схема производства варено-мороженых конечностей краба с использованием УЗ Крабовые конечности обрабатывали растворами фосфата «КУРАВИС- УН» в концентрациях: с = 3,5; 5,0; 10,0 % с рН 8,2; 8,4; 8,5 соответственно. Конечности погружали в емкость с фосфатным раствором при соотношении раствор : конечности – 4 : 1. Для лучшей проницаемости раствора конечности предварительно прокалывали в местах сочленений. Время замачивания составляло – 10; 20; 30 и 40 мин, далее проводили стекание.

Установлено увеличение массы конечностей по сравнению с контролем (65, %) в среднем на 7,4 % – при замачивании в 3,5 % растворе, на 8,8 % и 12,2 % – при концентрациях раствора 5,0 % и 10,0 % соответственно. Наиболее значимое изменение массы конечностей происходит при продолжительности обработки 30 мин. С повышением концентрации используемого раствора и времени обработки, рН мышечной ткани конечностей краба смещается в щелочную сторону по сравнению с контролем (рН 6,73), что обусловлено щелочной природой используемого фосфата (рН 1,0 % раствора 8,2-8,6). Наибольшие значения ВУС отмечены в образцах мяса краба, обработанного 10,0 % раствором фосфата «КУРАВИС УН».

При обработке мяса конечностей краба фосфатными растворами наблюдается увеличение общего содержания фосфора и, как следствие, сдвиг фосфорнокальциевого равновесия по сравнению с контролем и образцами, изготовленными с применением УЗ.

варено-мороженых крабов (рисунок 7) показал, что УЗ-обработка способствует уменьшению потерь массы сырья при варке до 3,1 % по сравнению с контролем (12,9 %) и при обработке фосфатами (4,6 %).

Выход варено-мороженых крабовых конечностей, произведенных с использованием УЗ, на 6,3 % выше, чем в контроле и на 1,1 % – с обработкой фосфатами и составляет 68,2 %.

Установлено увеличение количества связанной воды в мышечной ткани краба, как при использовании фосфатов, так и под действием УЗ по сравнению с контролем (таблица 3). Наибольшее содержание связанной воды – 33,4 % отмечено в мясе краба, обработанном УЗ, что свидетельствует о высокой степени гидратации мышечных белков.

Таблица 3 – Физико-химические показатели мяса варено-мороженых конечностей краба различных способов обработки Примечание. 1) В % к общему содержанию воды.

Исследование биологической ценности мяса конечностей краба показало, что скорость роста численности инфузорий Stylonichia mytilus ( = 0,95) на экстрактах образцов, обработанных УЗ, значительно превышает значения ( = 0,61), полученные на дрожжах и экстрактах, выделенных из образцов мяса краба без обработки ( = 0,72), что свидетельствует об их высокой биологической ценности. При использовании среды, приготовленной из мяса краба, обработанного фосфатами, наблюдается подавление жизнедеятельности и частичная гибель ( = – 0,48) тесторганизмов.

В результате изучения гистологической структуры мышечной ткани конечностей краба (рисунок 8) отмечено, УЗ-обработка и фосфаты способствуют сохранению структурной целостности мышечных волокон и миофибрилл, обеспечивая лучшую консистенцию мяса конечностей краба, чем в контрольном образце (без обработки), за счет удержания тканевого сока внутри мышечного волокна.

лучшими органолептическими показателями, оно имеет умеренно выраженный запах, свойственный данному виду продукта, обладает более сочной и нежной консистенцией по сравнению с контролем. При оценке вкуса крабового мяса, обработанного фосфатами, ощущался посторонний привкус.

Таким образом, использование УЗ в технологии варено-мороженых конечностей крабов способствует увеличению их выхода по сравнению с контролем и является эффективным способом обработки крабового сырья, позволяющим повысить качественные показатели готовой продукции без использования фосфатов.

В пятой главе «Практическое использование результатов исследований и расчет экономической эффективности технологии мороженой продукции из крабов с использованием УЗ» представлен расчет экономической эффективности разработанной технологии, приведено описание программного обеспечения «Комплекс программ для обработки результатов ОКР при производстве мороженой продукции из крабов», показано практическое использование результатов исследований.

Расчет экономической эффективности технологии варено-мороженых конечностей краба с использованием УЗ показал, что при увеличении выхода готовой продукции с высокими качественными показателями на 5,8 %, объем ее производства за период промысла увеличивается до 107,6 тонн, что на 9,6 тонн больше, чем по традиционной технологии. Дополнительная экономическая выгода составит 3840,00 руб. на 1 тонну варено-мороженых конечностей краба или 412,70 тыс. руб.

на годовой объем производства. При стоимости дополнительного оборудования (УЗ-ванна «Град 1500-35») 300,00 тыс. руб. и рентабельности производства 16,0 % срок его окупаемости составит 3 мес.

Разработано программное обеспечение «Комплекс программ для обработки результатов ОКР при производстве мороженой продукции из крабов», которое позволяет автоматизировать расчеты по всей технологической цепочке производства варено-мороженой продукции из крабов, накапливать результаты ОКР в единой базе данных, формируя массив показателей технологического нормирования и влияющих на них нормообразующих критериев, использовать систему запросов. В программный комплекс объединены три компьютерные программы: «Мороженые конечности и целый краб»; «Мороженая продукция из краба»; «Мороженое мясо краба».

1. Обоснована и разработана технология мороженой продукции из крабов с использованием УЗ, в которой воздействие ультразвуковых колебаний на компоненты обрабатываемого сырья в режимах кавитации способствует повышению качества и увеличению выхода продукции без применения пищевых фосфатов.

2. Подтверждено, что промысловые самцы камчатского краба Баренцева моря по ширине карапакса и массе сопоставимы с камчатским крабом ЗападноКамчатской подзоны Охотского моря и в два раза крупнее краба Шантарской популяции. Показано, что мышечная ткань баренцевоморского камчатского краба содержит меньше белка и больше воды по сравнению с крабом дальневосточных популяций. Выявлено отсутствие существенных отличий по сумме незаменимых и заменимых аминокислот в белках мышечной ткани, как обеих популяций камчатского краба Охотского моря, так и камчатского краба Баренцева моря, что позволяет использовать УЗ для обработки крабового сырья вне зависимости от районов промысла.

3. Обоснован процесс УЗ-обработки крабового сырья на стадии мойки перед варкой, что способствует поддержанию рН мышечной ткани краба на уровне 6,7;

увеличению показателя нежности в 1,5 раза и снижению величины водоотдачи в раза по сравнению с контролем.

4. С использованием методов математического планирования эксперимента установлена возможность увеличения выхода готовой продукции и повышения ее качественных показателей за счет варьирования продолжительности и интенсивности УЗ излучения. Разработан оптимальный режим УЗ-обработки крабового сырья в процессе мойки: продолжительность УЗ-воздействия в течение 16 мин при интенсивности УЗ-излучения 4 Вт/см2.

5. Установлено, что глазирование крабовых конечностей водой, обработанной УЗ интенсивностью 7,0 Вт/см2, позволяет увеличить срок годности конечностей краба варено-мороженых при температуре не выше минус 18 С до 14 мес, о чем свидетельствуют отсутствие значимых изменений небелкового азота и азота летучих оснований, а также стабильность микробиологических показателей.

6. Установлено увеличение количества связанной воды в среднем на 6,0 % и ВУС на 6,2 % в мышечной ткани краба, как под действием УЗ, так и при использовании фосфатов, при этом выявлен сдвиг рН среды в щелочную сторону, что обусловлено колебаниями ионной гидратации, и обеспечивает увеличение выхода варено-мороженых крабовых конечностей в среднем на 4,5 % по сравнению с контролем.

7. Установлено, что гистологическое строение мышечной ткани крабов остается неизменным как при использовании 3,5 % раствора фосфата «КУРАВИС УН», так и при заданных режимах ультразвукового воздействия в сравнении с контролем, что позволило обосновать замену фосфатов на УЗ-обработку.

8. Определена высокая биологическая ценность образцов, подвергнутых УЗобработке, по скорости роста численности инфузорий Stylonichia mytilus ( = 0,95), в то время как в экстрактах из мяса краба, обработанного фосфатами, регистрировалось подавление жизнедеятельности и частичная гибель ( = – 0,48) тесторганизмов, что очевидно обусловлено сдвигом фосфорно-кальциевого равновесия с 1,2:1,0 до 1,5:1,0.

9. Разработан и утвержден комплект технической документации по технологии мороженой продукции из крабов с использованием ультразвука – ТУ 9265-035Крабы варено-мороженые «Нежные» и ТИ.

10. Разработано программное обеспечение «Комплекс программ для обработки результатов ОКР при производстве мороженой продукции из крабов» для автоматизации расчетов по всей технологической цепочке производства мороженой продукции из крабов, накопления результатов ОКР в единой базе данных и формирования массива показателей технологического нормирования.

11. Расчет экономической эффективности от внедрения разработанной технологии показал, что при рентабельности производства 16,0 % дополнительная прибыль от увеличения выпуска продукции составит 412,70 тыс. руб. на годовой объем производства или 3840.00 руб. за 1 тонну готовой продукции. При стоимости дополнительного УЗ-оборудования 300,00 тыс. руб. срок окупаемости производства составит 3 месяца.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Яричевская Н.Н., Харенко Е.Н. Анализ пищевой и биологической ценности камчатского краба Охотского и Баренцева морей // М.: Рыбпром. – 2007. – № 3.

– С. 44-45.

2. Яричевская Н.Н., Харенко Е.Н. Изменение фракционного состава белков мышечной ткани крабов при производстве мороженой продукции // М.: Рыбпром. – 2010. – № 4. – С. 20-23.

3. Яричевская Н.Н., Харенко Е.Н., Бедина Л.Ф. Изменение физикохимических показателей варено-мороженых крабов при различных способах обработки // Хранение и переработка сельхозсырья. – М.: «Пищевая промышленность», № 6. – 2012. – С. 42-44.

Публикации в других изданиях и материалах конференций:

4. Харенко Е.Н., Помельников М.Ю., Яричевская Н.Н., Глебова Е.В. Влияние пищевых добавок на выход и качество рыбного филе повторного замораживания // Рыбохозяйственные исследования мирового океана: Материалы III Международной научной конференции. – Владивосток: Дальрыбвтуз, 2005. – С. 53-55.

5. Яричевская Н.Н., Харенко Е.Н. Влияние способов дефростации на влагоудерживающую способность мышечной ткани крабов // Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов Мирового океана. Международная научно-практическая конференция: Материалы конференции. – М.: Изд-во ВНИРО, 2005. – С. 260-261.

6. Яричевская Н.Н., Харенко Е.Н. Влияние способов замораживания на состояние мышечной ткани крабов // Проблемы качества, безопасности и конкурентоспособности замороженной продукции. 1-ая Всероссийская научно-практическая конференция: Материалы научно-практической конференции. – Москва: ГНУ ВНИХИ Россельхозакадемии, 2006. – С. 30-31.

7. Яричевская Н.Н., Харенко Е.Н. Влияние фосфорсодержащей пищевой добавки на структуру и свойства мышечной ткани камчатского краба // Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки: тезисы докладов Третьей Международной научно-практической конференции. – Владивосток: ТИНРО-Центр, 2008. – С. 397.

8. Яричевская Н.Н., Харенко Е.Н., Бедина Л.Ф. Использование ультразвука в технологии варено-мороженой продукции из краба // Материалы VIII Международной научно-практической конференции «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество». Калиниград: ФГУП «АтлантНИРО», 2011. С. 166Яричевская Н.Н., Харенко Е.Н., Мосейчук А.Г., Цвылев О.П. Использование метода биотестирования для определения безопасной концентрации фосфорсодержащих пищевых добавок в рыбопродукции // Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов. Международная научно-практическая конференция: Материалы конференции. – Краснодар:

КНИИХП, 2008. – С. 268-269.

10. Яричевская Н.Н., Харенко Е.Н., Цвылев О.П. Биотестирование мяса краба с фосфорсодержащими пищевыми добавками // Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов. Вторая Международная научнопрактическая конференция: Материалы конференции. – М.: Изд-во ВНИРО, 2008. – С. 330-331.

Патенты РФ и свидетельства:

11. Патент 2469542 Российская Федерация, МПК А22С 29/00. Способ подготовки ракообразных для переработки [Текст] / Харенко Е.Н., Яричевская Н.Н., Бедина Л.Ф. Заявл. 29.07.2011 г., опубл. 20.12.2012 г. Бюл. № 35.

12. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009611074 РФ. «Программа по определению выхода готовой продукции и расхода сырья при производстве мороженой продукции из крабов» // Харенко Е.Н., Сопина А.В., Ким Э.Н., Филлипов О.А., Яричевская Н.Н. Заявл. 23.12.2008 г., опубл.

18.02.2009 г.