Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Современные тенденции в производстве кормовых продуктов из рыбного сырья (Обзор литературы) 10
1.1 .Традиционные технологии кормовых продуктов из рыбного сырья 10
1.2. Ферментолиз рыбного сырья как один из способов повышения качества 18 кормовых продуктов
1.3. Проблема качества и безопасности белковых кормовых продуктов для сельскохозяйственных животных 35
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований 38
2.1. Объекты исследований 39
2.2. Методы исследований 41
2.3. Постановка технологических экспериментов
ГЛАВА 3. Научно-экспериментальное обоснование рациональных параметров получения ферментированных кормовых продуктов из рыбных отходов 49
3.1. Технохимическая характеристика рыбных отходов как сырья для производства ферментированных кормовых продуктов 49
3.2. Обоснование рациональных параметров ферментолиза рыбных отходов 55
3.3. Обоснование рационального режима разделения продуктов ффментолиза рыбных отходов CLASS 64 Глава 4. Оценка качества и безопасности ферментированных кормовых продуктов из рыбных отходов 68 CLASS
4.1. Общий химический, минеральный состав и показатели безопасности продуктов ферментолиза рыбных отходов 68
4.2. Аминокислотный состав продуктов ферментолиза рыбных отходов 74
4.3. Изменение показателей качества и безопасности ферментированных кормовых продуктов в процессе хранения
4.4. Биотестирование ферментированных кормовых продуктов на показатели токсикологической безопасности и относительной биологической ценности 87
ГЛАВА 5. Разработка технологии ферментированных кормовых продуктов из рыбных отходов и оценка ее экономической эффективности
5.1. Описание технологии ферментированных кормовых продуктов из рыбных отходов и ее производственная проверка 91
5.2. Зоотехнические испытания ферментированных кормовых продуктов на молодняке сельскохозяйственных животных 98
5.3. Экономическая эффективность технологии ферментированных кормовых продуктов 104
Выводы 115
Список литературы
- Ферментолиз рыбного сырья как один из способов повышения качества 18 кормовых продуктов
- Постановка технологических экспериментов
- Обоснование рациональных параметров ферментолиза рыбных отходов
- Изменение показателей качества и безопасности ферментированных кормовых продуктов в процессе хранения
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в отечественном агропромышленном комплексе существует проблема дефицита полноценного кормового белка. Это связано, с одной стороны, со значительным сокращением объемов производства кормовой рыбной муки, с другой стороны - с введением ограничений на использование кормовой продукции из отходов мясо- и птицеперерабатывающей промышленности из-за риска возникновения эпидемиологически опасных инфекций животных. В этой связи актуальной народнохозяйственной задачей является увеличение объема выпуска высококачественной кормовой продукции на основе комплексного и рационального использования вторичного рыбного сырья.
Известно, что традиционной технологии кормовой продукции, вырабатываемой из рыбного сырья (кормовой рыбной муки), присущ ряд недостатков, главными из которых являются дороговизна рыбомучных установок, высокие энергозатраты производства и, следовательно, высокая себестоимость готовой продукции. Применение жестких режимов термической обработки рыбного сырья при варке, сушке и выпаривании подпрессовых бульонов приводит к снижению кормовой и биологической ценности продукта.
Вопросами повышения качества кормовой продукции из рыбного сырья, в том числе с применением биохимических способов, занимались отечественные и зарубежные ученые: Н.П. Боева, В.М. Дацун, Ю.Н. Кузнецов, М.Д. Мукатова, А.В. Перебейнос, Р.Г. Разумовская, Е.В. Сергиенко, Т.Н. Слуцкая, Л.Я. Тели- шевская, М.Е. Цибизова, А.П. Черногорцев, А.П. Ярочкин, S. Arason, M. Archer, S.H. Goldhor, Y. Uchida и другие. Анализ исследований данных авторов приводит к выводу, что применение ферментного гидролиза в технологии кормовой продукции позволяет повысить биологическую ценность продуктов и сократить энергозатраты.
В настоящее время в технологии кормовой продукции широко используются ферментные препараты микробиологического происхождения. Они имеют относительно невысокую стоимость, широкую специфичность по отношению к животному и растительному сырью, достаточно стабильны в хранении в сухом виде.
Целью настоящей работы является разработка ресурсосберегающей технологии ферментированных кормовых продуктов повышенной кормовой и биологической ценности и длительного срока хранения из рыбных отходов, в качестве альтернативы традиционным технологиям кормовой рыбной продукции.
Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи.
-
Исследование физико-химические характеристик отходов от разделки основных промысловых рыб дальневосточного бассейна как сырья для производства кормовых продуктов, их безопасности и биологической ценности.
-
Разработка рациональных параметров ферментолиза отходов от разделки различных видов рыб и рациональных режимов разделения продуктов фер- ментолиза.
-
Исследование показателей качества, безопасности и биологической ценности продуктов ферментолиза рыбных отходов.
-
Обоснование выбора консерванта, установка срока хранения стабилизированных им ферментированных кормовых продуктов при температуре производственных помещений (плюс 20±2 оС) и определение его эффективной концентрации.
-
Проведение производственной проверки, зоотехнических испытаний и оценка эффективности использования ферментированных кормовых продуктов в составе рационов молодняка сельскохозяйственных животных;
-
Проведение расчета экономической эффективности разработанной технологии кормовой продукции.
-
Разработка проектов нормативной документации (ТУ, ТИ) на ферментированные кормовые продукты из рыбных отходов.
Научная новизна. Определены физические характеристики измельченных рыбных отходов (плотность, насыпная масса, напряжение сдвига, динамическая вязкость), что послужило основой для расчета и подбора технологического оборудования при разработке исходных требований на экспериментальную биотехнологическую линию производства кормовых продуктов.
Впервые исследована биологическая ценность вторичного сырья от разделки дальневосточных промысловых рыб (лососевых, камбал, сельди, сайры), которая позволяет считать его источником полноценного кормового белка.
Разработаны единые рациональные параметры ферментолиза разных групп рыбных отходов, в том числе высокой жирности: фермент-субстратное отношение, продолжительность, гидромодуль, интенсивность перемешивания, последующая инактивация ферментов, которые обеспечивают максимальный выход белков в кормовую пасту.
Впервые исследовано изменение биологической ценности вторичного рыбного сырья в процессе его биотехнологической модификации при производстве кормовых продуктов.
Обосновано использование пиросульфита натрия в концентрации 1 % в качестве консерванта для обеспечения длительного срока хранения (до 10 мес.) ферментированных кормовых паст при температуре производственных помещений.
Установлено, что сочетание ферментолиза, кратковременной термической обработки и консервирования пиросульфитом натрия обеспечивают высокую биологическую ценность и безопасность ферментированных кормовых продуктов (паст и бульонов) и минерально-белковых остатков по токсико- гигиеническим и микробиологическим показателям.
Обоснована возможность получения нескольких групп кормовых продуктов, отличающихся агрегатной формой, содержанием сухих веществ (белков, липидов и минеральных веществ) и биологической ценностью, в одном технологическом цикле.
Установлена высокая биологическая эффективность ферментированных кормовых паст и бульонов на молодняке сельскохозяйственных животных разных возрастных групп.
Практическая значимость и реализация результатов исследований.
Разработана ресурсосберегающая технология, позволяющая получать комплекс продуктов: ферментированную кормовую пасту и бульон, минерально- белковый остаток (основу минерально-белковых кормовых добавок), а также технический жир при использовании жирного рыбного сырья. Ферментированные кормовые пасты имеют длительный срок хранения (10 мес.) при температуре производственных помещений.
Технология испытана на макетах полупромышленного оборудования в ООО «Технологическое оборудование» (г. Владивосток) и прошла производственную проверку на экспериментально-технической базе ФГУП «ТИНРО- Центр» с выпуском производственно-экспериментальной партии ферментированной кормовой продукции (пасты и бульона). Разработаны исходные требования на экспериментальную биотехнологическую линию для производства кормовой продукции из рыбного сырья.
Ферментированные кормовые продукты (паста и бульон) из рыбных отходов испытаны на молодняке сельскохозяйственных животных в опытном хозяйстве ООО «Ариран-Н» (с. Борисовка Приморского края), на основании чего специалистами Приморской государственной сельскохозяйственной академии даны положительные рекомендации по их использованию в кормлении свиней.
Разработаны проекты нормативных документов: ТУ № 9283-344-004720122012 «Паста рыбная ферментированная кормовая», ТИ №346-2012 к ТУ №9283344-00472012-2012 по изготовлению пасты рыбной ферментированной кормовой. Подготовлена заявка на изобретение «Способ производства кормовой пасты из рыбного сырья» №2012141577 и получен приоритет от 28.09.2012.
Расчет экономической эффективности технологии показал, что себестоимость единицы белковых веществ в ферментированной кормовой пасте более чем в 2 раза ниже, чем в рыбной муке. Разработанная технология кормовой продукции применима как для малых объемов сырья (до 2 т в сутки), так и для крупномасштабного производства. Результаты исследований внедрены на ООО «Дальреммаш» (г. Хабаровск) при разработке бизнес-плана инновационного проекта «Опытно-промышленная линия биотехнологической переработки отходов от разделки рыбы для получения кормовой продукции производительностью до 20 т/сутки по сырью».
Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены и обсуждены на всероссийской научной молодежной конференции-школе «Проблемы экологии морского шельфа» (г. Владивосток, сентябрь 2010 г.); всероссийской молодежной конференции «Вклад молодых ученых в рыбохозяйст- венную науку России» (г. Санкт-Петербург, октябрь 2010 г.); международной научно-технической конференции «Инновационные технологии переработки продовольственного сырья» (г. Владивосток, 2011); всероссийской научно- технической конференции «Инновационные наукоёмкие технологии: теория, эксперимент и практические результаты» (г. Тула, декабрь 2011 г.); IV ярмарке научно-технических идей и законченных научно-исследовательских и опытно- конструкторских разработок в области сельскохозяйственного производства (Владивосток-Уссурийск, 2012 г.), а также на технических секциях Ученого совета ФГУП «ТИНРО-Центр» и заседаниях кафедры «Технология продуктов питания» ФГБОУ ВПО «Дальрыбвтуз» в период с 2009 по 2012 гг.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 10 печатных работах, в том числе в двух статьях в издании, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ, одной заявке на патент РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 134 страницах основного текста, содержит 43 таблицы, 15 рисунков, 11 приложений. Список литературы включает 193 наименования, из них 26 источников на иностранном языке.
Ферментолиз рыбного сырья как один из способов повышения качества 18 кормовых продуктов
В настоящее время отходы, образующиеся при разделке рыбы, и мелкий прилов, главным образом, направляют на производство кормовой муки, и лишь незначительное их количество используется для приготовления кормовых фаршей {Куликова, 1971, Сафроноеа и др., 2002).
Технология производства кормовой рыбной муки заключается в измельчении рыбного сырья, варке, отделении влаги и жира с последующей сушкой плотного продукта и измельчением получаемой сухой массы.
По использованию технических средств технологию рыбной муки можно классифицировать на способы: прямой сушки, прессово-сушильный, центрифужно-сушильный и экстракционный, каждый из которых имеет как свои преимущества, так и недостатки {Исаев, 1985, Сафроноеа и др. 2002).
Наиболее простым является способ прямой сушки, при котором разваренная рыбная масса обезвоживается в вакуумных сушилках. Этот способ неприемлем для использования рыбного сырья с высоким содержанием жира (более 5 %) и отходов с высоким содержанием коллагена (кожи минтая и др. рыб), и отличается повышенным энергопотреблением, поскольку испарению подвергается почти вся вода, находящаяся в сырье {Исаев, 1985).
Наибольшее распространение имеет прессово-сушильный способ производства кормовой рыбной муки, при котором разваренная рыбная масса подвергается прессованию, после которого получают плотный продукт - жом, с содержанием воды 50-55 %, и подпрессовый бульон с последующей сушкой жома {Исаев, 1985). Из подпрессового бульона плотные вещества и жир могут быть отделены на центробежных аппаратах различных типов или с использованием мембранной техники {Боева и др., 1988, Кузнецов и др., 1989, Боева и др., 1995).
Основными недостатками прессово-сушильного способа являются высокие энергетические затраты из-за необходимости применения выпарных установок для подпрессовых бульонов и пониженный выход муки при их отсутствии. Потери муки в случае слива бульонов превышает 2 % (Эртель, 1959, Сафронова и др., 2002).
Центрифужно-сушильный способ производства кормовой муки является модификацией прессово-сушильного, в котором вместо шнековых прессов применяются трехфазные центрифуги, разделяющие получаемую после разваривания сырья пульпу на плотную часть, клеевый бульон и жир. Плотная часть имеет меньшее содержание жира, но большее содержание воды (60-65 %) по сравнению с жомом после прессования, что обуславливает несколько большие энергозатраты при его обезвоживании по сравнению с прессово-сушильным способом {Исаев, 1985). Использование осадительных центрифуг позволяет обрабатывать сырье высокой жирности, с ослабленной консистенцией и большим содержанием воды {Романов, 1973, Исаев, 1985), то есть устранить недостатки, присущие прессово-сушильной технологии кормовой рыбной муки {Кристенсен, 1970, Гольянов и др., 1973, Сударникова, 1988, Сафронова и др., 2002). Недостатками центрифужно-сушильного способа являются сложность конструкции некоторых аппаратов (горизонтальных осадительных центрифуг), большие габариты сушилок, необходимость тщательного измельчения сырья перед подачей в центрифугу, обязательная установка выпарных аппаратов {Боева, 2002).
Экстракционный способ получения кормовой муки имеет ограниченное использование и применяется в основном при обработке жирного сырья. Липиды извлекаются из готовой рыбной муки или сушенки различными растворителями {Сафронова и др., 2002). Основным достоинством данного способа является возможность получения рыбной муки с низким содержанием жира. Вместе с тем, экстракционному способу присущи значительные недостатки: сложность аппаратурного оформления, токсичность используемых растворителей, их взрыво- и пожароопасность, дороговизна процесса.
Состав получаемой рыбной муки, жома и бульона зависит от качества сырья, регламента технологического процесса, конструктивных особенностей технологического оборудования. Известно, что наиболее лабильными компонентами кормовой муки являются липиды. При хранении муки в присутствии воздуха они окисляются с образованием перекисных соединений, снижающих биологическую ценность продукта (Мукатоеа, 1979). Для исключения и замедления окислительных процессов в кормовой муке в процессе транспортирования и хранения в нее необходимо добавлять антиокислители. В России распространенными антиокислителями являются ионол (бутокситолуол) - для рыбной муки и сантохин -для муки из беспозвоночных (крабовой, креветочной, крилевой и др.), содержащей астаксантин, которые добавляют в жом перед сушкой в количествах 0,05-0,1 % (Егорова и др., 1961, Марьин, 1970, Перебейнос и др., 1986).
Для облегчения перехода липидов из жирного сырья в бульон и снижения жирности рыбной муки используют неионогенные поверхностно-активные вещества (НПАВ) на различных стадиях технологического процесса (Исаев и др., 1980, Перебейнос, 1990, Исаев и др., 1991). Эффективно так же применение карбамида (мочевины) как соединения, обладающего комплексным действием поверхностно-активного вещества и антиокислителя (Мукатоеа, 1978).
В рыбомучных установках (РМУ) компании Alfa-Laval при использовании жирного рыбного сырья проваренная масса проходит последовательную обработку в шнеке-стекателе, декантаторе и двухшнековом прессе (Quality fish ..., 1984). Двухшнековые прессы позволяют получать жом с содержанием воды около 55 % и жира не более 4 % (Боева, 2002) Однако, как недостаток, можно отметить высокую стоимость получаемого продукта.
К способам, позволяющим эффективно использовать жирное рыбное сырье в производстве кормовой муки, относится и электроплазмолиз, при котором измельченное сырье подвергается кратковременной обработке электрическими импульсами в специальных аппаратах. При воздействии электрического поля на рыбное сырье нарушается целостность и проницаемость клеточных мембран, в связи с чем при последующем разваривании обработанной электрическим током рыбной массы облегчается извлечение липидов в бульон. (Боева, 2002). При таком способе в бульон переходит до 95 % их общего содержания в сырье, а мука имеет жирность не более 10 % (Боева, 2002).
Постановка технологических экспериментов
Отбор проб для анализа проводили в соответствии с ГОСТ 7631. Определение показателей общего химического состава рыбных отходов проводили стандартными и общепринятыми методами. Содержание общего азота определяли в соответствии с ГОСТ 7636, содержание небелкового азота определяли после осаждения белков трихлоруксусной кислотой {Лазаревский, 1955). Количественное определение небелкового и общего азота осуществляли микрометодом по Къельдалю на приборе Kjeltec Auto 10 SO Analyzer (Kjeltek 2300 Analyzer Unit (Фирма FOSS, Швеция)). Содержание азота летучих оснований (АЛО) в кормовых продуктах определяли по ГОСТ 7636.
Аминокислотный состав белков в продуктах определяли после солянокислого гидролиза сухой обезжиренной белоксодержащей навески в ампуле при 110С в течение 24 ч (Баратова, Белянова, 1974, Остерман, 1985). Содержание аминокислот в упаренных под вакуумом гидролизатах определяли на аминокислотном анализаторе Hitachi L-8800 (Япония). Для определения содержания свободных аминокислот в бульонах отбирали 10 мл продукта в центрифужный стаканчик и добавляли 10 мл 2 %-ной сульфасалициловой кислоты для осаждения белков и пептидов, смесь встряхивали и центрифугировали в течение 15 мин. при частоте 3000 об./мин. Надосад очную жидкость обезжиривали диэтиловым эфиром, упаривали под вакуумом при температуре 40 С и последующим хроматографированием на анализаторе.
Подготовку проб для определения минерального состава объектов исследования проводили методом мокрого озоления абсолютно сухой навески образца азотной кислотой в соответствии с ГОСТ 26929. Содержание макро- и микроэлементов в пробах определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Nippon Jarrel Ach» модель АА-885, с использованием пламенно-ионизационного детектора. Количество свинца и мышьяка определяли на приборе фирмы «Hitachi», модель 170-70 с использованием графитовой кюветы в соответствии с ГОСТами 26930 и 26932. Содержание ртути определяли в соответствии с ГОСТ 26927 беспламенным атомно-абсорбционным методом на микроанализаторе ртути «Hiranuma», модель Hg-1.
Для определения физических свойств рыбных отходов пробу готовили в два этапа: грубое измельчение на куттере и последующее измельчение на комбайне. Напряжение сдвига и динамическую вязкость рыбных отходов и ферментированных смесей определяли с помощью ротационного вискозиметра Реотест-2 (Германия) с использованием цилиндрового измерительного устройства S-S1, при комнатной температуре в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора. Плотность рассчитывали по отношению массы смеси отходов к объему, эквивалентному объему вытесненной из стакана воды. Насыпную массу определяли объемно-весовым методом.
Относительное содержание костной ткани в рыбных отходах определяли после ферментного гидролиза {Черногорцев, Дулатоеа, 1967).
Экологическую безопасность бульонов, полученных после центрифугирования ферментолизатов, оценивали по показателям биохимического поглощения кислорода, содержанию хлоридов, неорганического фосфора, нитритов и нитратов. Содержание нитритов и нитратов в водных экстрактах ферментолизатов и бульонов определяли после восстановления на кадмиевом редукторе фотометрическим методом с сульфаниловой кислотой и а-нафтиламином в соответствии с «Методикой определения нитритов и нитратов в кормах, овощах, бахчевых культурах, крови, патологическом материале, молоке и молочных продуктах», утвержденной Госагропромом СССР 18.06.1986.
Содержание фосфатов определяли спектрофотометрическим методом по восстановленной гетерополисини согласно РД 52.24.382-2006.
Определение показателя биохимического потребления кислорода (БПКП0ЛН) проводили согласно РД 52.24.420-2005. При анализе использовали «метод разбавления»: исходную пробу разбавляли в 3000 раз (разбавление подобрано экспериментально, исходя из того, что после периода инкубации концентрация кислорода в жидкости должна быть не менее 3 мгО/л и потребление кислорода за все время инкубации должно быть также не менее 3 мгО/л).
Токсикологическую безопасность кормовых продуктов осуществляли биологическим методом с использованием простейших класса Ciliata - инфузории Tetrahymena pyriformis. Исследования проводили согласно «Инструкции по санитарно-микробиологическому контролю производства пищевой продукции из рыбы и морских беспозвоночных» {Игнатьев и др., 1991).
Для определения относительной биологической ценности (ОБЦ) кормовых продуктов использовали метод А.Д. Игнатьева - «Культивирование простейшей Tetrahymena pyriformis в растворе 0,1 % ПВ (пептонной воды) и исследуемых компонентов» {Игнатьев, 1978). Этот метод является критерием, который позволяет оценить правильность выбора сырья и дополнительных материалов (концентрацию и соотношение компонентов) и влияние различных технологических факторов в процессе обработки сырья на качество получаемого продукта. Количество выросших особей инфузорий считали под микроскопом в 10 квадратах камеры Горяева после фиксации их формалином и находили среднее арифметическое из трех подсчетов. На основании полученных данных рассчитывали ОБЦ, которая является процентным отношением количеств выросших инфузорий на исследуемом продукте и контроле (казеине).
Количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) в сырье и кормовых продуктах определяли по ГОСТ 10444.15, наличие патогенных микроорганизмов - по ГОСТ Р 52815, ГОСТ 30726, ГОСТ Р 52814, ГОСТ Р 51921.
Для численных результатов исследований находили среднеарифметическое значение из результатов 3-5 параллельных определений с учетом квадратичного отклонения (Годовская, Живова, 1976). Математическую обработку результатов и построение графических зависимостей проводили с использованием программы Microsoft excel 2003.
Обоснование рациональных параметров ферментолиза рыбных отходов
Это предопределяет поиск возможного направления использования ферментированных бульонов из вторичного рыбного сырья, например, в качестве кормового продукта в рационах животных по аналогии с подпрессовыми бульонами {Егорова, 1961, Черногорцев и др., 1963).
Качество и безопасность продуктов из гидробионтов определяется также содержанием в них минеральных элементов, как биогенных, так и токсичных. Поэтому нами был проведен анализ минерального состава продуктов ферментолиза рыбных отходов (таблица 21). Исходя из данных таблицы 20, следует, что содержание макроэлементов, таких как калий, натрий, кальций, магний, в продуктах ферментолиза отходов от разделки сельди и сайры не равнозначно. Можно отметить почти двукратное превышение биогенного элемента калия и 2-Зх-кратное превышение железа в ферментированных кормовых пастах по сравнению с ферментолизатами, что является благоприятным фактором и в целом свидетельствует о высокой биологической ценности паст как кормового продукта {Ярочкин, Помоз, 2012).
Минерально-белковые остатки из сайры по содержанию натрия, кальция, магния и железа существенно превосходят сельдевые, что также объясняет несколько большую минерализованность костной ткани сайры (наряду с большим содержанием минеральных веществ в минерально-белковом остатке (см. таблицу 19)) по сравнению с таковыми из сельди. Бульоны по содержанию основных биогенных макро- и микроэлементов занимают промежуточное положение. в пересчете на сухие вещества. Особенностью минерального состава плотных продуктов ферментолиза исследуемых отходов (ФКП и МБО) является повышенное содержание в них цинка (96,84 - 110,62 мг/кг в ферментированных пастах и 77,95 - 111,91 мг/кг в минерально-белковых остатках), который является одновременно и физиологически важным, и токсичным элементом в высоких его концентрациях. Однако расчеты показали, что его содержание не превышает допустимого уровня, регламентированного для рыбной кормовой муки согласно ГОСТ 2116-2000 (не более 113,63 мг/кг сухих веществ).
Токсичные элементы в продуктах ферментолиза распределены неравномерно: в пасты переходит больше мышьяка, меди и цинка, а в бульоны - больше кадмия и свинца. Тем не менее, содержание токсичных элементов в исследуемых продуктах не превышает значений, регламентированных для рыбной кормовой муки.
На основании результатов исследований общего химического и минерального составов продуктов ферментолиза рыбных отходов можно заключить, что все они являются безопасными по содержанию токсичных элементов продуктами и могут быть использованы для кормления сельскохозяйственных животных и птиц. Ферментированные кормовые пасты являются высокобелковыми продуктами с невысоким (до 5 %) содержанием липидов и низким (не более 2 %) содержанием минеральных элементов, богатыми физиологически ценными элементами калием, магнием и железом. Минерально-белковые остатки при подсушивании и измельчении могут быть использованы для получения минерально-белковой муки как балансирующей кормовой добавки по макро- и микроэлементам, востребованной в птицеводстве. Бульоны, получаемые после центрифугирования ферментолизатов, могут быть использованы в кормлении сельскохозяйственных животных как источник водорастворимых пищевых компонентов высокой степени усвояемости. 4.2. Аминокислотный состав продуктов ферментолиза рыбных отходов
Главную роль в составе кормовой продукции из сырья животного происхождения играют белковые вещества, их сбалансированность по аминокислотному составу, содержание незаменимых аминокислот, особенно лизина, треонина, метионина и триптофана, дефицитных в традиционных растительных кормах для сельскохозяйственных животных (Вакула, 1989, Баканов, Менъкин, 1989, Справочник ..., 1990, Молодцов, 1995).
Для оценки биологической ценности разработанных ферментированных кормовых продуктов и эффективности экспериментально обоснованных параметров обработки вторичного рыбного сырья было проведено исследование аминокислотного состава продуктов ферментолиза (таблица 22). Отбор проб проводился на основных этапах технологического процесса: сырье (отходы от разделки сельди и сайры) — ферментолиз, пастеризация, отделение костей (ферментолизат и минерально-белковый остаток) — центрифугирование (ферментированная кормовая паста и бульон).
Исследования показали, что в процессе ферментолиза отходов, осуществляемого при температурах 45-55 С, отмечается незначительное уменьшение содержания незаменимых аминокислот: для сельди с 41,0 до 36,9 г/ЮОг белка, для сайры - с 36,4 до 34,7 г/100 г белка. Наибольшее снижение наблюдали для лейцина и ароматических аминокислот. Изменение содержания заменимых кислот при ферментолизе также незначительно, однако можно отметить тенденцию к увеличению содержания в ферментолизатах из обоих видов сырья аланина, пролина, полузаменимой аминокислоты аргинина и уменьшению содержания гистидина.
Разделение ферментолизатов при центрифугировании на жидкую и плотную фазы приводит к неравномерному распределению в них аминокислот. Отмечено, что в бульонах по сравнению с ферментированными пастами наблюдается большее содержание лизина (7,8 - 8,3 г/100 г белка), обладающего повышенной растворимостью благодаря дополнительной полярной аминогруппе.
Изменение показателей качества и безопасности ферментированных кормовых продуктов в процессе хранения
В данном случае определена точка безубыточности за год. Графически точка безубыточности при оптовых и розничных продажах представлена на рисунках 14 и 15.
На основании найденных значений точки безубыточности производства ферментированной кормовой пасты при реализации ее по оптовой и розничной ценам рассчитаем минимальное количество сырья, необходимое для эффективной работы предприятия. При выходе основного продукта 41 % необходимое для переработки количество сырья (отходы от разделки сайры) составляет 1470-1829 кг в сутки. Данные объемы вторичного сырья характерны для малых и средних (преимущественно береговых) рыбоперерабатывающих предприятий, на которых продуктов из рыбных отходов может быть успешно внедрена на перерабатывающих предприятиях с разным масштабом производства - от 1,5 т сырья в сутки и более, что отражено в бизнес-плане инновационного проекта «Опытно-промышленная линия биотехнологической переработки отходов от разделки рыбы для получения кормовой продукции производительностью до 20 т/сутки по сырью», подготовленном по заявке ООО «Дальреммаш» (г. Хабаровск) (приложение 9).
Далее определим план прибыли проекта на период с 2013 по 2015 гг. при условии реализации по оптовым ценам (таблица 41) {Непомнящий, 2005). Из данных таблицы следует, что за 2013 год ввиду значительных затрат на оборудование предприятие будет иметь убыток в размере 1 391,16 тыс. руб., а в последующие годы планируется получение чистой прибыли в размере 1 761,39 тыс. руб.
Срок окупаемости проекта при условии реализации по оптовым ценам составит: 1 + (3 418,74 - (856,70 + 917,62 + 591,46))/2099,59) = 1 + 0,5 = 1,5 года. Рентабельность производства второго и последующих лет составит: 1 761,39 тыс. руб. / 3 952,07 тыс. руб. х 100% = 44,57% (таблица 42). Рентабельность продаж второго и последующих лет составит: 1 761,39 тыс. руб. / (7504,64 - 1 350,84) тыс. руб. х 100% = 28,62%. На основании проведенных расчетов можно сделать вывод об экономической эффективности и целесообразности реализации проекта. Производство предлагаемым способом кормовой рыбной пасты является весьма эффективным, так как вложенные финансовые средства окупятся через 1,5 года (таблица 42), а себестоимость и цена продажи значительно ниже, чем при производстве аналога -кормовой муки (Помоз, 20126).
В представленной модели расчета экономической эффективности технологии кормовой продукции ферментированный бульон и минерально-белковый остаток считаются побочными продуктами, затраты на производство которых входят в себестоимость целевого продукта (пасты). Поэтому их себестоимость в конечном счете будет слагаться в основном из затрат на приобретение консерванта и упаковку (для бульона) или расходы на электропотребление (для подсушивания минерально-белкового остатка и его последующее измельчение в муку), что значительно ниже энергорасходов на сушку рыбного жома и измельчение сушенки по прессово-сушильной схеме. Следовательно, их реализация одновременно с целевым кормовым продуктом (ферментированной пастой) будет приносить предприятию дополнительную прибыль, повышая тем самым рентабельность производства.
Сравнительная оценка технико-экономических показателей производства кормовой продукции, полученной традиционным способом (рыбная мука) и по разработанной биотехнологии (паста) (табл. 43) позволяет сделать вывод о преимуществах применения ферментной обработки отходов рыбопереработки.
Технико-экономические показатели разработанной и традиционной технологий кормовых продуктов из рыбных отходов Показатель Рыбная мука Кормовая паста Выход готового продукта, % сырья 16 41 Содержание сухих веществ в готовом продукте, % 88,00 30,00 Содержание белка в готовом продукте, % 60 27 Себестоимость 1 т готового продукта, руб. 32 600,00 6 850,00 ( Р(ЛРГТГЧЛ\ЛГ ГТ 1 vr rrvrnnnrn ттппплпгтя n\rf\ 32,60 Л 8 Себестоимость 1 т белковых веществ, руб. 54 333,00 25 370,00 Себестоимость 1 кг белковых веществ, руб. 54,30 25,40 На основании проведенных расчетов можно сделать вывод об экономической эффективности и целесообразности реализации проекта внедрения разработанной технологии в производство. Себестоимость единицы ферментированной кормовой продукции почти в 5 раз ниже себестоимости рыбной муки. При этом себестоимость единицы массы белка, основного компонента в кормовой продукции, полученной по разработанной технологии, более чем в 2 раза ниже, чем себестоимость единицы массы белка рыбной муки традиционной прессово-сушильной технологии. Учитывая, что по биологической ценности белки ферментированных кормовых продуктов превосходят белки рыбной кормовой муки, то очевидны достоинства биотехнологии кормовой продукции из рыбных отходов и ее практическая значимость для народного хозяйства.
Разработана ресурсосберегающая технология кормовых продуктов на основе ферментолиза отходов от разделки разных видов промысловых рыб дальневосточного бассейна, позволяющая получать комплекс кормовых (паста, бульон, минерально-белковый остаток) и технических (рыбный жир) продуктов. 2. Исследованы физико-химические характеристики мышечно-костных, липидно-белковых и костно-мышечных отходов от разделки промысловых рыб, показана их безопасность и определена биологическая ценность, которая характеризует данное рыбное сырье как источник полноценного кормового белка. 3. Рациональными параметрами ферментолиза с протосубтилином ГЗХ, едиными для разных групп рыбных отходов, являются фермент-субстратное отношение 0,5 ПЕ/г белка мягких тканей, продолжительность 40 мин, гидромодуль 0,20-0,25, температура 45-55 С, интенсивность перемешивания среды 40-60 мин"1 с последующей термической обработкой при температуре 80-85 в течение 10-15 мин, что позволяет условно отнести ферментированные продукты к группе пастеризованных. 4. Наилучшее разделение ферментолизатов на плотную и жидкую фракции и удаление избытка липидов с жидкой фракцией обеспечивается центрифугированием ферментолизатов на горизонтально-осадительной центрифуге (супердекантаторе) с фактором разделения 3500 g. При этом выход основного белкового продукта -плотного осадка (ферментированной кормовой пасты) составляет от 37,4 до 44,0 % с содержанием белка от 79,2 до 83,9 % в пересчете на сухие вещества. Отделение основной массы жира из бульонов после центрифугирования ферментолизатов из липидно-белковош сырья отстаиванием происходит в течение 2 ч.
