Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор 7
1.1 Характеристика белкового состава крови убойных животных 7
1.2 Способы переработки крови 15
1.2.1 Стабилизация и дефибринирование крови 16
1.2.2 Сепарирование крови 20
1.2.3 Коагуляционное осаждение белков крови 22
1.2.4 Обесцвечивание крови . 23
1.2.5 Консервирование крови и ее компонентов . 24
1.2.6 Замораживание крови 25
1.2.7 Ультрафильтрация плазмы (сыворотки) крови . 28
1.2.8 Сушка крови 28
1.3 Особенности аппаратурного оформления сушки способом сублимации 30
1.4 Заключение к аналитическому обзору . 41
Глава 2 Организация, объекты и методы исследований 43
2.1 Организация выполнения работы 43
2.2 Объекты исследований 45
2.3 Методы исследований 46
Глава 3 Результаты и их обсуждение 56
3.1 Исследование крови как объекта замораживания 56
3.2 Исследование процесса замораживания крови сельскохозяйственных животных жидким азотом 70
3.3 Исследование влияния применения жидкого азота в технологии сублимационной сушки 77
Глава 4 Практическая реализация результатов работы 87
4.1 Технологическая схема и рецептура сухого кровяного продукта 87
4.2 Исследование физико-химических показателей готовых продуктов 91
4.3 Исследование показателей безопасности готового продукта 97
4.4 Исследование сроков и условий хранения готового кровяного продукта 99
4.5 Разработка технической документации на сухой кровяной продукт 101
4.6 Исследование экономической эффективности выработки готового продукта в производственных условиях 101
Основные результаты и выводы 108
Список литературы 110
Приложения 126
- Способы переработки крови
- Замораживание крови
- Исследование процесса замораживания крови сельскохозяйственных животных жидким азотом
- Исследование физико-химических показателей готовых продуктов
Введение к работе
Актуальность работы. Существующие технологии переработки крови сельскохозяйственных животных предусматривают ее дальнейшее применение в технических и пищевых отраслях промышленности. При этом большая часть технологий устарела и не всегда отвечает запросам современных потребностей соответствующих отраслей промышленности. Одним из перспективных направлений развития являются биотехнологии пищевых производств, тем более это актуально при исследовании и переработке сырья с высоким содержанием ценных белков. Актуальным является и то, что кровь сельскохозяйственных животных относится к вторичному сырью, которое зачастую не перерабатывается в полной мере, а просто сбрасывается в канализацию предприятий-переработчиков мясного сырья.
Исследования в области сублимационной сушки крови ведутся, однако их перспективность не всегда оправдана ввиду относительной дороговизны процесса сушки. Это связано в первую очередь с длительностью процесса. Предлагаемая технология предварительного замораживания крови в жидком азоте перед ее переработкой позволяет сократить процесс сушки без потерь качественных показателей готового продукта, а в некоторых случаях и даже с более высокими показателями.
Все эти факты указывают на актуальность исследования и разработку технологии получения сухого белкового продукта из крови сельскохозяйственных животных. Наличие такого отечественного продукта на рынке будет интересно производителям питательных сред для выращивания микроорганизмов, кормовых добавок для животных и разработчикам профилактических пищевых продуктов для человека.
Степень проработки темы исследования. Исследования по сублимационной сушке высокобелковых веществ, а также крови сельскохозяйственных животных обобщены в трудах Л.В. Антиповой, В.Г. Горбатова, В.М. Горбатова, Н. К. Журавской, Р.Е. Киселева, А.Б. Лисицына, Л.С. Пожариской, И.А. Рогова, С.Л. Тихонова, М.Л. Файвишевского, И.П. Энглин и др. Также обобщения есть и в работах иностранных авторов: P.K. Bansal, G.A. Bell, J.E. Braun, X.D. Chen, J.G.Sargeant
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось исследование и разработка технологии сублимационной сушки крови сельскохозяйственных животных с использованием жидкого азота в качестве агента предварительного замораживания.
Для реализации поставленной цели при выполнении работы решали следующие задачи: исследование теплофизических и физико-химических свойств крови сельскохозяйственных животных, изучение белкового состава крови сельскохозяйственных животных, исследование процесса замораживания крови сельскохозяйственных животных жидким азотом, исследование влияния применения жидкого азота в технологии сублимационной сушки, разработка технологии сухого белкового продукта и исследование состава и свойств готового продукта, разработка рекомендаций по его использованию.
Научная новизна работы. Подобраны параметры процесса замораживания крови сельскохозяйственных животных жидким азотом; обоснованы способы и технологические режимы процесса обезвоживания крови сельскохозяйственных животных: давление сушки 500 ± 50 Па, температура 25 ± 1 С; исследовано влияние применения жидкого азота в технологии сублимационной сушки; разработана технология получения сухого белкового продукта из крови сельскохозяйственных животных.
Теоретическая и практическая значимость работы. Разработан способ сублимационной сушки крови сельскохозяйственных животных, включающий применение жидкого азота, патент № 2499210 от 18.09.2012 г. Установлены технологические режимы сублимационной сушки крови при условии ее предварительного замораживания в жидком азоте. Разработана рецептура и технологическая схема производства сухого белкового продукта из крови сельскохозяйственных животных, исследованы физико-химические показатели и показатели безопасности готового продукта, определены сроки и условия хранения готового продукта, разработана техническая документация (ТУ 9197-189-020683315-2014), исследована экономическая эффективность выработки продукта.
Методология и методы исследования. При проведении исследований применяли комплекс общепринятых, стандартных и модифицированных методов исследований физико-химических, микробиологических, реологических свойств сырья и готовой продукции. Молекулярно-массовое распределение белков и пептидов в плазме крови оценивали электрофоретическим способом в полиакриламидном геле (ПААГ) методом Лэмли. Обезвоживание выделенной плазмы производили на сублимационной установке модели «ИНЕЙ-6М». Определение общего количества дрожжей и плесневых грибов проводили в соответствии с ГОСТ 10444.12-88 путем посева в чашки Петри на сусло-агар. Количественное содержание водорастворимых витаминов и органических кислот определяли с использованием системы капиллярного электрофореза на приборе «Капель-105». Определение содержания сухих веществ производили на рефрактометре. Пробу предварительно разбавляли водой. Результат умножали на коэффициент разведения. Массовую долю влаги определяли по ГОСТ Р 51479-99. Активную кислотность определяли по активности ионов водорода с помощью потенциометрического анализатора. Для определения бактерий группы кишечной палочки использовали метод накопления путем посева на среду Кеслер с последующей идентификацией на среде Эндо, согласно ГОСТ 9225-84. Определение сальмонелл проводили по ГОСТ Р 50480-93 путем посева на накопительную среду Кауфмана с последующим посевом на среде Эндо. Определение содержания токсичных элементов, пестицидов, антибиотиков и радионуклидов определяли по соответствующим ГОСТам. Мазки крови окрашивали по методу Романовского, микроисследование проводили на микроскопе марки «МИКМЕД-5» при 5001000-кратном увеличении. Долю разрушенных эритроцитов определяли методом прямого подсчета, используя камеру Горяева. Для определения показателя активности воды использовали стендовую установку. В установке реализован косвенный метод определения активности воды, который основан на предварительном установлении равновесной относительной влажности воздуха в рабочем пространстве установки. Теплофизические характеристики определяли первым буферным методом двух температурно-временных интервалов.
Положения, выносимые на защиту:
– параметры замораживания жидким азотом крови сельскохозяйственных животных;
– параметры обезвоживания крови сельскохозяйственных животных;
– технология получения готового продукта.
Степень достоверности и апробация работы. По материалам диссертационных исследований опубликовано восемь печатных работ, из них две в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получен патент РФ «Способ сублимационной сушки крови сельскохозяйственных животных». Разработаны и утверждены технологическая инструкция и технические условия.
Работа выполнена в рамках программы ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 20092013 годы» по направлению 1.2.1, по теме: «Исследование и разработка комплексной технологии переработки отходов сельского хозяйства, пищевой и зерноперерабатывающей промышленности в функциональные продукты питания», государственный контракт 16.740.11.0058 от 01 сентября 2010 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, экспериментальной части, выводов, списка использованных источников и приложений. Основной текст работы изложен на 126 страницах, включает 49 рисунков и 23 таблицы. Список использованных источников включает 152 российских и зарубежных авторов.
Способы переработки крови
Главным образом кровь перерабатывают на пищевые и технические продукты, преследуя ряд целей. Во-первых, это предотвращение ее свертывания, применение к ней консервирования, а также фракционирование. Каждый вариант переработки имеет свои преимущества и недостатки, что требует дополнительного анализа. Для предотвращения свертывания крови проводят ее стабилизацию, что дает возможность сохранить полноценный белок крови фибриноген, увеличить выход готовой продукции, а также механизировать технологический процесс. Стабилизируют кровь, предназначенную на пищевые и технические цели. В качестве стабилизаторов используют водные растворы солей фосфорной кислоты (триполифосфат натрия, пирофосфат натрия, тринатрийфосфат девятиводный) и цитрата натрия. Кровь, используемую в колбасном производстве в цельном виде, стабилизируют поваренной солью, а кровь, предназначенную для сепарирования, стабилизировать поваренной солью не допускается, так как при этом наблюдается сильный гемолиз.
Кровь стабилизируют следующим образом. В чистый приемный сборник крови вливают определенное количество раствора стабилизатора, а затем сборник с помощью полого ножа через резиновый шланг наполняют кровью. После слива крови от каждого животного содержимое сборника тщательно перемешивают [26, 105 ,106]. В настоящее время на предприятиях эксплуатируются системы для сбора крови, в которых стабилизация осуществляется в процессе обескровливания, что позволяет значительно увеличить выход крови и улучшить санитарные условия. При использовании таких систем стабилизаторы вводят в виде растворов в сонную артерию оглушенных животных в процессе их обескровливания. Кровь после введения стабилизатора отбирается через полый нож под вакуумом. Стабилизацию крови, предназначенной для технических целей, проводить труднее, поскольку эту кровь собирают в приемные желоба, где невозможно обеспечить постоянный контакт стабилизатора с кровью [27].
Дефибринирование крови. В случае производственной необходимости, а также при отсутствии стабилизаторов во избежание образования сгустков кровь сразу же после сбора дефибринируют. Этот процесс осуществляют в специальных аппаратах – дефибринаторах из нержавеющей стали, оборудованных лопастной мешалкой (Рисунок 1.2.1). На мешалке закреплен диск из листовой нержавеющей стали толщиной 1,5 мм в виде четырехлепестковой фигуры с закругленными углами и треугольными вмятинами [75, 108]. Перемешивание крови в дефибринаторе продолжается постоянно, выключают мешалку через 4 – 5 мин. после добавления последней порции крови. После выключения мешалки кровь из дефибринатора через металлический сетчатый фильтр с диаметром отверстий 0,75–1 мм сливают в приемные сосуды. Дефибринированную кровь оставляют в сосудах до получения ветеринарно-санитарного заключения о ее пригодности для пищевых целей [75]. При сборе и обработке крови необходимо следить за тем, чтобы не происходил ее контакт с водой, так как это вызывает гемолиз и окрашивание сыворотки в красный цвет. Продолжительность периода от сбора крови, извлеченной у животного, до начала дефибринирования не должна превышать 1 мин. Задержка процесса дефибринирования приводит к образованию сгустков, которые не разбиваются мешалкой, и в конечном итоге к уменьшению выхода дефибринированной крови [26]. Средний выход дефибринированной крови и фибрина соответственно 90 и 10 % массы цельной крови крупного рогатого скота и свиней. Дефибринированная пищевая кровь красного цвета различной интенсивности имеет однородную структуру и жидкую консистенцию, без посторонних включений, в ней не должно быть постороннего или гнилостного запаха. Массовая доля сухого остатка должна быть не ниже 15 %. Наличие патогенных микроорганизмов не допускается [67]. Дефибринирование крови, предназначенной для технических целей, проводят в мельницах, где свернувшиеся сгустки крови измельчают. Установка для приема, дефибринирования и последующего измельчения крови представлена на Рисунке 1.2.2. В мельницу техническая кровь из сборника равномерно загружается через воронку и после измельчения сгустков выливается через разгрузочный люк в нижней части машины. Выходящая из мельницы жидкость представляет собой дефибринированную кровь с примесью измельченного фибрина. После удаления фибрина в процессе фильтрации кровь направляют на сушку [68]. При дефибринировании технической крови используют кроме мельниц фильтрующую центрифугу ФМБ-602-Г-4. Кровь из приемного желоба равномерно поступает в центрифугу, где сгустки под влиянием центробежной силы прижимаются к ситу и продавливаются через него [56]. Для получения тонкоизмельченной массы свернувшуюся кровь обрабатывают на центробежной машине АВЖ-245К. В этой машине сгустки цельной крови разрушаются, но кровь сохраняет жидкую консистенцию, и из нее некоторое время не выделяется фибрин. Такую кровь можно сразу направлять в распылительные дисковые сушилки для получения альбумина [56].
Замораживание крови
Кровь и ее компоненты, предназначенные для более длительного хранения, замораживают при температуре – 18–35 С в мембранных и роторных морозильных аппаратах типов ФМБ, АРСА/УРМА, а также в применяемых для получения чешуйчатого льда типа АИЛ-200, ИЛ-300, ИЛ-500 и др. [109]. Кровь и ее компоненты перед замораживанием помещают в пакеты из полимерных пленочных или других влагонепроницаемых материалов, пакеты предварительно укладывают в металлические тарелки-формы, полиэтиленовые ящики, гофрированные картонные ящики или поддоны, заливают на 1/4 объема продуктом, завязывают и устанавливают в холодильные камеры.
Кровь и кровепродукты можно замораживать с помощью специальных люстр, состоящих из формы со скобами-защелками (Рисунок 1.2.4) [108]. Форма выполнена из листовой стали, Три стенки формы – неподвижные, одна, передняя – откидная со скобой-защелкой. Кровь или ее компоненты заливают в формы люстр, внутри которых помещены полиэтиленовые пакеты. После заливки всех форм люстру на подвесных путях помещают в морозильную камеру и через 10 ч получают замороженные блоки, которые упаковывают в картонные ящики. Замораживание в формах позволяет механизировать процесс, а прямоугольная конфигурация форм обеспечивает более компактное заполнение ящиков и устойчивость штабелей при складировании продукции в холодильниках.
Для замораживания крови и ее компонентов разработана линия, включающая оборудование для приема, обработки и передачи крови на замораживание (Рисунок 1.2.5). Кровь из приемных емкостей, находящихся в цехе убоя скота и разделки туш, самотеком по трубопроводам через фильтры движется к сепараторам СК-1, после чего плазма (сыворотка) и форменные элементы направляются в емкости. По мере накопления и расхода их передают в колбасное производство, а излишки по трубопроводу с помощью насоса поступают на замораживание. Замораживание осуществляется в камерах холодильника при температуре – 32 С в течение около 20 ч.
Замороженные блоки упаковывают в ящики из гофрированного картона или мешки из комбинированного материала или бумажные. Хранят блоки при температуре не выше – 12 С в течение 6 мес. [109, 117] Высокая массовая доля воды в плазме (сыворотке) крови ограничивает возможности ее использования при получении некоторых видов мясопродуктов. К перспективным методам снижения массовой доли влаги относится ультрафильтрация через полупроницаемые мембраны, которые пропускают воду и низкомолекулярные вещества, а макромолекулы задерживают. Это приводит к увеличению концентрации высокомолекулярных компонентов смеси. Движущей силой процесса является градиент давления. Разделение проводится при комнатной температуре, что способствует сохранению нативных свойств белков [108].
Методом ультрафильтрации массовую долю белков в плазме (сыворотке) крови можно довести до 20 %. Сочетание ультрафильтрации с сушкой обеспечивает снижение энергозатрат и получение высококачественного продукта [118, 124]. Высушивание крови и кровепродуктов обеспечивает их длительное сохранение в условиях нерегулируемой температуры и существенно облегчает их транспортирование. Наибольшее распространение получила распылительная сушка крови. Этот процесс складывается из трех последовательно протекающих этапов: распыление жидкости тонким слоем, сушка его в токе нагретого воздуха и отделение частиц высушенного материала от воздуха. Высокая дисперсность материала, достигаемая распылением (средний диаметр частиц – 50–100 мкм), резко увеличивает площадь контакта материала с теплоносителем. Высокая скорость сушки распылением позволяет организовать не процесс, полностью механизировать и автоматизировать работу сушильных установок [72, 78].
При распылительной сушке материал не нагревается до температуры нагревающей среды вплоть до обезвоживания, поэтому химически свободная влага удаляется ранее, чем успевает нагреться до температуры, при которой белки денатурируют. Одновременно резко снижается температура воздуха вблизи обезвоженной частицы, благодаря чему белки, витамины и другие термолабильные вещества сохраняют почти в полной мере натив-ные свойства при относительно высокой температуре сушки (130–180 С). Готовый продукт характеризуется высоким содержанием растворимых белков (более 85 %) при относительно высоком выходе [109].
К недостаткам распылительной сушки при сравнительно невысокой температуре теплоносителя (150 С и ниже) следует отнести довольно высокий расход пара (2,5–3,0 кг на 1 кг испаренной влаги) вследствие малого влагонасыщения отработавшего воздуха (конечная относительная влажность около 20 %) и низкого коэффициента использования объема сушильной камеры [124]. С целью повышения экономичности распылительной сушки раствор предварительно концентрируют (упаривают и т. д.) и повторно используют теплоту обработавшего воздуха. Распыление осуществляют с помощью форсунок или центробежных дисков. Форсунки могут быть пневматическими и гидравлическими. Пневматические распылительные устройства действуют по принципу инжектора, распыление жидкости в них достигается при выходе струи сжатого воздуха под давлением 105 Па. Кровь и ее компоненты поступают в форсунки самотеком. При небольшой производительности форсунки требуют сравнительно больших энергозатрат и сложны в обслуживании. Обрабатываемый материал распыляется в сушильной камере, смешивается с нагретым воздухом и обезвоживается. Основная масса высушенного продукта в виде пыли опускается на дно камеры и оттуда непрерывно отводится разгрузочным устройством. Отработавший воздух с уносимой им частью высушенного продукта удаляется из камеры через пыле-уловительное устройство и выбрасывается в атмосферу [109].
Сушка крови и кровепродуктов осуществляется на поверхности гранул высушиваемого продукта, приведенных в псевдосжиженное состояние потоком воздуха. В результате многократного нанесения на поверхность гранул жидкого продукта и сушки гранулы увеличиваются до требуемого размера, охлаждаются в зоне охлаждения и по пневмотранспорту непрерывно отводятся в бункер-накопитель, а оттуда – на размол и упаковку. Воздух очищают от пыли в рулонном фильтре и нагревают в паровых калориферах. Отработавший воздух очищают в циклонах и отводят в атмосферу, а уловленный высушенный продукт по системе пневмотранспорта направляют в бункер-накопитель и на упаковку [109].
Исследование процесса замораживания крови сельскохозяйственных животных жидким азотом
В настоящее время в промышленном масштабе для замораживания пищевых продуктов используются следующие криогенные агенты: жидкий азот, диоксид углерода и хладон. Основными преимуществами криогенного метода являются: малая продолжительность процесса, сохранение качества продукта, минимальные потери его массы за счет усушки без применения специальных упаковочных материалов. Наибольшее распространение для замораживания штучных продуктов получил жидкий азот, обладающий относительной инертностью, низкой температурой и высокими термодинамическими свойствами [152]. В нашем случае рассматриваются два способа замораживания жидким азотом: погружение и орошение. На рисунках 3.2.1 – 3.2.4 представлены результаты исследований зависимости скорости охлаждения от расхода азота при различных способах подачи азота для крови свиней, лошадей, МРС и КРС соответственно. Обе кривые (орошение и погружение) характеризуются тремя периодами с двумя узловыми точками. Первый период соответствует диапазону значений расхода азота 0,00–200,00 мл/кг, при этом скорость охлаждения изменяется всего лишь с 0,00 до 1,00 С/мин, то есть данный период характеризуется малым приростом значений скорости охлаждения при постоянном увеличении расхода азота. Первая узловая точка соответствует значениям: скорость охлаждения 1,00 С/мин, расход азота 200,00 мл/кг. Второй период находится в диапазоне значений расхода азота 200,00–600,00 мл/кг, скорость охлаждения при этом изменяется от 1,00 до 8,00 С/мин. Этот период характеризуется высоким приростом значений скорости охлаждения при постоянном увеличении расхода азота. Второй период заканчивается второй узловой точкой: скорость охлаждения – 8,00 С/мин, расход азота – 600,00 мл/кг. Затем начинается третий период, которому характерна падающая скорость охлаждения.
При замораживании свиной крови жидким азотом характерная особенность заключается в очень близких значениях скорости охлаждения во втором периоде, при этом в области значений расхода азота 400,00 –600,00 мл/кг различия в значениях скорости охлаждения максимально минимальны. Также важным отличием являются значения расхода азота при максимальной скорости охлаждения (10 С/мин), для орошения – 890 мл/кг, для погружения – 1 050 мл/кг.
При замораживании лошадиной крови жидким азотом характерная особенность заключается в очень близких значениях скорости охлаждения практически на всей кривой, существенные различия в скорости охлаждения начинаются в третьем периоде. Также важным отличием являются значения расхода азота при максимальной скорости охлаждения (10 С/мин), для орошения – 950 мл/кг, для погружения – 1 020 мл/кг.
При замораживании крови МРС жидким азотом характерная особенность заключается в самых максимальных различиях в значениях расхода азота при максимальной скорости охлаждения (10 С/мин), для орошения – 800 мл/кг, для погружения – 1 000 мл/кг. При замораживании крови КРС жидким азотом характерная особенность заключается в очень близких показателях прироста значений скорости охлаждения при постоянном росте значений расхода азота как в первом периоде, так и во втором. Также важным отличием являются значения расхода азота при максимальной скорости охлаждения (10 С/мин), для орошения – 850 мл/кг, для погружения – 1 020 мл/кг.
Затем были проведены исследования динамики изменения температуры в замораживаемом объеме крови во времени. На рисунке 3.2.5 представлена зависимость температуры в замораживаемом объеме крови от продолжительности процесса замораживания при использовании способа орошения, а на Рисунке 3.2.6 – при использовании способа погружения.
Анализируя представленные рисунки можно сделать ряд заключений. Во-первых, достижение низкой температуры (–40 С) возможно осуществить быстрее при использовании способа погружения. Во-вторых, в обоих случаях присутствуют характерные точки перегиба кривых. При орошении для крови всех видов животных эта точка перегиба выражена менее явно и имеет практически одинаковые значения: температура – 15 ± 1С, время достижения – 160 ± 5 секунд. При погружении точки пе региба имеют четкость и ярко выражены для крови всех видов животных. Значение температуры во всех случаях находится на уровне минус 15 ± 0,5 С. При замораживании крови КРС точка достигается при 112 секундах, при замораживании крови МРС точка достигается при 130 секундах, при замораживании крови свиней точка достигается при 135 секундах, при замораживании крови лошадей точка достигается при 150 секундах.
В-третьих, во всех случаях: и при орошении, и при погружении температура –40 С достигается в четкой последовательности: сначала кровь КРС (погружение – 185 секунд, орошение – 285 секунд), затем кровь МРС (погружение – 200 секунд, орошение – 310 секунд), затем кровь свиней (погружение - 210 секунд, орошение - 330 секунд) и далее кровь лошадей (погружение - 225 секунд, орошение - 345 секунд).
В-четвертых, при погружении на кривых после точки перегиба угол наклона больше, чем на кривых при погружении в азот. То есть можно сделать вывод о том, что теплопроводность крови после точки перегиба больше в случае погружения, что и позволяет быстрее достигать низких температур.
Подводя итоги исследований в главе 3.2, можно сделать следующие заключения, которые необходимо учитывать при исследовании влияния применения жидкого азота в технологии сублимационной сушки. Температура, с которой поступает в сублимационный аппарат объект сушки минус 40С, следовательно температура испарителя десублиматора должна быть не выше минус 40С. Продолжительность замораживания находится в пределах 34 минут, при этом, расход азота находится на уровне 10001200 мл/кг, эти показатели также необходимо учитывать при разработке технологии производства сухого продукта из крови. 3.3 Исследование влияния применения жидкого азота в технологии сублимационной сушки
Контроль изменения массовой доли влаги в процессе сублимационной сушки крови необходим для общего понимания процесса. Как известно, сушка способом сублимации обусловливается процессом предварительного замораживания, который осуществляется либо непосредственно в сушильной камере при снижении давления менее 610,8 Па (давление тройной точки воды), либо предварительно в морозильных аппаратах при атмосферном давлении [114, 115, 128]. Применением жидкого азота предполагалось сократить время предварительного замораживания крови. Для отслеживания этого процесса к высушиваемому объекту были применены: способ сушки с предварительным замораживанием крови в скороморозильном аппарате, способ сушки, основанный на самозамораживании и способ сушки с применением предварительного замораживания в жидком азоте. На рисунках 3.3.1 – 3.3.4 представлены данные исследования зависимости массовой доли влаги от продолжительности процесса при различных вариантах предварительного замораживания для каждого вида крови животного соответственно.
При проведении общего анализа результатов исследований изменений показателя «массовая доля влаги» можно констатировать наличие трех характерных зон (периодов). Период постоянной скорости сушки для всех вариантов начинался в разное время, и везде ему предшествовал период выхода на режим, имеющий различную продолжительность при соответствующих вариантах предварительного замораживания. При использовании азота этот период был минимальный, а при использовании СМА период выхода на режим был самым продолжительным. Затем для всех вариантов сушки было характерно наличие периода постоянной скорости сушки, который менялся периодом падающей скорости сушки.
Исследование физико-химических показателей готовых продуктов
Массовая доля влаги в сухом продукте имеет значения 4,0-5,0 %, а также малые значения активности воды (0,15) подтверждают ее высокую хранимоспособность. Такое количество остаточной влаги в продукте позволяет использовать его для обогащения жидких пищевых продуктов, что обусловливает его более широкое применение в производственных условиях. Наибольшее содержание характерно для лимонной кислоты, что объясняется наличием ее в составе раствора стабилизатора. В сухом продукте также содержатся уксусная и янтарная кислоты, наличие которых можно объяснить особенностью кормления животных, так как ряд кормов содержат их в своем составе в очень незначительных количествах, но при этом в достаточных, чтобы их идентифицировать. Также следует отметить, что уксусной кислоты более всего содержится в продукте из крови КРС, менее всего в продукте из крови свиней. Янтарной кислоты более всего содержится в продукте из крови МРС и из крови лошадей, менее всего ее содержится в продукте из крови КРС.
Микробиологические показатели позволяют контролировать технологический процесс и санитарно-гигиенические условия производства. Результаты микробиологических исследований готового продукта представлены в таблице 4.3.1 По полученным результатам микробиологических исследований после выработки сухого кровяного продукта можно сделать вывод о том, что разработанная технология позволяет получать готовый продукт, удовлетворяющий микробиологическим показателям, установленным в СанПиН. При этом характерным является то, что не обнаружены плесени, сульфитредуцирующие клостридии, патогенные микроорганизмы, в том числе бактерии рода сальмонелл и БГКП, проявились только КМАФАнМ. Помимо микробиологических исследований также были проведены исследования на содержание токсичных элементов в продуктах после выработки. Полученные данные представлены в Таблице 4.3.2 для сухого кровяного продукта. Результаты свидетельствуют о том, что миграции токсичных элементов в продукт не отмечается, контролируемые потенциально опасные химические вещества содержатся в продукте в концентрациях, более чем на порядок не превышающих установленных нормативов. Важным технологическим показателем для пищевых продуктов является сохранение качественных показателей в процессе хранения. Результаты приведены в таблице 4.4.1 для сухого кровяного продукта. Анализ представленных научных исследований показал, что для сухого кровяного продукта патогенные микроорганизмы, в т.ч. бактерии рода сальмонелла в 25 г не обнаруживаются в течение всего срока хранения при температуре 25 ± 1 С. Также на протяжении всего срока хранения не обнаруживаются БГКП (колиформы) в 0,1 г и сульфитредуцирующие кло-стридии в 1,0 г. Массовая доля плесеней увеличивается только на 80-е сутки хранения и при продолжении хранения, при равных условиях, массовая доля этих показателей с течением времени равномерно растет и уже на 90-е сутки хранения составляет 8,0 КОЕ/г. Таким образом, на 80-е сутки хранения плесени начинают превышать пороговый уровень допустимых значений. На основании чего можно сделать следующий вывод: с учетом коэффициента резерва заявляемый срок годности должен составлять 67 суток. Следствием выполненной работы явилась разработка технической документации на новые виды сухого кровяного продукта, полученного из крови сельскохозяйственных животных. Утверждены технические условия и технологическая инструкция на разработанный продукт: сухой кровяной продукт (ТУ 9197 – 179 – 020683315 – 2013 ) (Приложение 1). Сухой кровяной продукт необходимо хранить при температуре 25 ± 1С и относительной влажности воздуха в течение 67 суток. Завершающим этапом научного исследования и разработки технологии получения сухого кровяного продукта из крови сельскохозяйственных животных является расчет экономической эффективности производства. По результатам расчетов в таблице 4.6.1 можно заключить следующее. Наиболее высокая себестоимость сырья для получения сухого кровяного продукта наблюдается при изготовлении его из крови МРС, затем идет кровь лошадей и далее практически на одном уровне расположились кровь свиная и кровь КРС. Также следует отметить, что различие в применении способа замораживания азотом орошением или погружением находится на уровне 9,513,0 % в пользу орошения.
