Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 7
1.1. Сырьевые ресурсы Каспийского бассейна, их состояние в новых экономических условиях 7
1.2. Виды кормовой продукции из гидробионтов и направления их использования 9
1.3. Традиционные и современные способы изготовления кормовой продукции 18
1.4. Возможность использования способа влажного гранулирования или экструдирования при производстве кормовой продукции 32
1.5. Характеристика сырьевых ресурсов для выбора их в качестве ингредиентов кормов влажного гранулирования 35
Глава 2. Объекты и методы исследования. Методика постановки экспериментов 45
2.1. Характеристика объектов исследования 45
2.2. Методы исследования 46
2.3. Методика постановки экспериментов 48
2.4. Математическая обработка экспериментальных данных 53
2.4.1. Построение математических моделей процессов и обработка экспериментальных данных 53
2.4.2. Оптимизация химического состава компонентов рецептур 57
Глава 3. Разработка технологии изготовления кормовых продуктов из отходов переработки рыб 60
3.1. Принципы новой технологии переработки рыбных отходов 60
3.2. Количественная и качественная характеристика отходов от разделки рыб 60
3.3. Изменение азотистых веществ отходов от разделки рыб во время сбора и хранения 64
3.4. Выбор и обоснование оптимального способа предварительной обработки рыбных отходов при изготовлении кормовой продукции 65
3.5. Изучение химического состава и санитарно-микробиологической характеристики необезжиренных и обезжиренных отходов переработки рыб 74
3.6. Обоснование выбора компонентов для составления композиционных смесей 80
3.7. Разработка оптимизированных рецептур рыборастительных композиционных смесей 84
3.8. Изучение процесса гидратации сухих ингредиентов 101
3.9. Определение оптимальной влажности композиционной рыборастительной смеси, направляемой на гранулирование 105
3.10. Установление оптимального режима процесса сушки влажных гранул 108
3.11. Исследование показателей качества кормов в процессе приготовления и хранения, их санитарная характеристика 114
Глава 4. Апробирование разработанной технологии в полупроизводственных и производственных условиях 129
4.1. Изготовление кормов в полупроизводственных условиях 129
4.2. Апробирование технологии влажного гранулирования в производственных условиях 135
Глава 5. Биологические испытания эффективности кормов влажного гранулирования 147
5.1. Биологические испытания кормов влажного гранулирования в рыбоводстве 147
5.2. Биологические испытания новых кормов в качестве кормовой добавки в птицеводстве 157
Глава 6. Экономическая эффективность разработанной технологии (бизнес-план организации нового производства) 165
Выводы 168
Список использованной литературы 170
Приложения 191
- Традиционные и современные способы изготовления кормовой продукции
- Построение математических моделей процессов и обработка экспериментальных данных
- Выбор и обоснование оптимального способа предварительной обработки рыбных отходов при изготовлении кормовой продукции
- Апробирование технологии влажного гранулирования в производственных условиях
Введение к работе
Рыбная отрасль является поставщиком широкого ассортимента пищевой и непищевой продукции. К непищевой продукции относятся кормовая мука, фарш, гидролизаты, силосы, ветеринарный и технический жир и др. Среди непищевой продукции важное народнохозяйственное значение имеет кормовая мука, выпуск которой до 1990 г. составлял 600 тыс. т. В настоящее время производство этого продукта не превышает 100 тыс. т, в том числе на предприятиях Каспийского бассейна - 3 тыс. т.
Изменение сырьевой базы отрасли вызвало уменьшение количества некондиционного сырья и отходов переработки рыб, направляемых на производство кормовой муки. Необходимость сбора и хранения рыбных отходов до переработки приводит к снижению их качества (появлению неприятного запаха, увеличению небелкового азота, окислительному процессу липидов и белков) и к неблагоприятному санитарному состоянию производства. Существующие технологии по переработке рыбных отходов в кормовую муку прес-сово- и центрифужно-сушильные из-за применяемых жёстких режимов обработки способствуют снижению кормовой ценности продукта.
Исследованиям в области переработки рыбных отходов посвящены работы В.В. Баранова, Н.П. Боевой, Л.Н. Егоровой, В.А. Исаева, В.И. Мрочко-ва, М.Д. Мукатовой, В.И. Трещёвой, Е.Н. Харенко, И. И. Щавель, А.П. Яроч-кина, J.N Johnston., B.J Post, СР. Savage и др., в которых рассмотрены вопросы увеличения выхода кормовой продукции, расширения её ассортимента, сохранения и улучшения качества, удлинения сроков хранения.
В новых экономических условиях в связи с изменением сырьевой базы и снижением производственной мощности предприятий возросла роль рентабельных, рациональных технологий и технологических решений, применяемых при переработке рыбных отходов. При этом наиболее перспективно их использование в кормопроизводстве, в связи с возросшей тенденцией развития отечественного рыбоводства и птицеводства, т. к. наибольшее количество затрат здесь приходится на долю производства кормов. В связи с чем, актуаль-
ным является разработка и внедрение новой технологии производства кормовых продуктов на основе использования отходов переработки рыб и некондиционного рыбного сырья совместно с вторичными сырьевыми ресурсами (ВСР) пищевых производств (отходами зерноперерабатывающего, мукомольного, пивоваренного производств и т. д.). Задачей предлагаемой технологии является исключение длительного хранения рыбных отходов до направления их на переработку, что будет способствовать повышению качества выпускаемой продукции и улучшению экологического и санитарного состояния производства. Применение рыбных отходов при изготовлении новой кормовой продукции позволит не направлять их на приготовление кормовой муки, используемой при производстве комбикормов. Внедрение новой технологии позволит увеличить ассортимент вырабатываемой продукции, снизить энергетические затраты, повысить культуру производства.
Работа выполнялась в соответствии с отраслевой программой «Научно-техническое обеспечение развития рыбного хозяйства России» с 2000 по 2002 г. по направлению 05 «Техника переработки гидробионтов».
Научная новизна работы. Научно обоснованы принципы создания технологии кормовой продукции с заданными функциональными свойствами на основе использования отходов переработки рыб и ВСР пищевых производств.
Изучено влияние карбамида — гидротропного вещества — на процесс обезжиривания отходов разделки рыб и их химический состав.
Впервые предложен принцип составления рецептур композиционных смесей кормовых продуктов с учётом биологической и энергетической ценности ингредиентов на основе их взаимозаменяемости.
Изучены закономерности гидратации сухих ингредиентов композиционной рыборастительной смеси.
Новизна разработанной технологии подтверждена получением положительного решения о выдаче патента по заявке № 2002121866/13(022715).
Практическая значимость работы и реализация результатов. Разработана технология изготовления рыборастительных кормов нового типа, что является решением проблемы восполнения кормового белка для нужд агропромыш-
ленного комплекса и рыбоводства. В условиях лаборатории разработано 8 рецептур рыборастительных кормов, из которых 2 апробированы в іюлупроизводст-венных и 2 — в производственных условиях. Апробирование новой технологии изготовления кормовых продуктов в полупроизводственньк условиях осуществлено на базе «Научно-исследовательской лаборатории перспективных технологий» ФГОУ ВПО «АГТУ» и в условиях экспериментальной базы «КаспНИРХ». Производственные испытания проведены на пилотной установке ОАО «Астраханский рыбокомбинат» и ОО СХ АКД по выпуску азотоконцентратной добавки. Проведены биологические испытания кормов на рыбах и птицах, по результатам которых выдано ветеринарное свидетельство № 09-01 015687, удостоверяющее безопасность нового кормового продукта. Разработаны, согласованы и утверждены нормативные документы (НД): ТИ 3-03 по изготовлению кормов влажного гранулирования и ТУ 9296-003-00471704-03 «Корма рыбораститель-ные влажного гранулирования», зарегистрированные в Центре стандартизации и метрологии Астраханской области, регистрационный КИП 001479. На защиту выносятся следующие положения:
Способ предварительной обработки рыбных отходов перерабатывающих предприятий; использование необезжиренных и обезжиренных отходов в качестве основного белкового компонента при составлении рыборастительных композиционных смесей.
Условия выбора взаимозаменяемых ингредиентов растительного происхождения на основании химического состава и энергетической ценности.
3. Закономерности процесса гидратации сухих ингредиентов композици-
ионной рыборастительной смеси.
Технологические режимы изготовления рыборастительных кормовых продуктов влажного гранулирования.
Физико-химические показатели, структурно-механические характеристики, биологическая ценность рыборастительных кормовых продуктов, изготовленных способом влажного гранулирования в соответствии с разработанной рецептурой, условия и продолжительность их хранения.
Обоснование норм ввода новых кормовых продуктов в рацион рыб, птиц.
Традиционные и современные способы изготовления кормовой продукции
На сегодняшний день рыбная промышленность располагает несколькими способами производства кормовой рыбной муки: прессово-сушильным (с использованием подпрессового бульона и без него); прямой сушки сырья (под вакуумом и без него); экстракционным (с использованием органических растворителей); ферментативным. Наибольшее практическое значение имеют способы прессово-сушильный и прямой сушки (Егорова, Трещёва, 1971; Мрочков, 1985; Баранов, 1986; Мукатова, 1979, 1994; Исаев, 1985; Боева, 1990; Перебейнос, 1996; Ярочкин, 2000; Windsor, Barlow, 1981; Johnston, Savage, 1987).
Основными технологическими операциями при производстве рыбной муки прессово-сушильным способом являются измельчение и варка сырья, прессование разваренной массы, сушка и размол. Содержание воды по мере обработки снижается с 70—80 до 10 %. Содержание жира в готовой муке не должно превышать 18 % (в муке из криля), 14 % (в муке из других видов сырья), поэтому по данной схеме можно перерабатывать сырьё тощее, среднежирное, жирное. Преимуществом данного способа является более высокая степень уменьшения содержания воды в массе перед сушкой и возможность переработки сырья различного химического состава. Недостатком является сложность режимов обработки сырья, высокие энергетические затраты при необходимости применения выпарных установок, трудности при переработке особо жирного сырья. Серьёзной проблемой при производстве муки данным способом является отделение жира. В связи с этим за рубежом с целью более полного отделения жира используются двойные шнековые прессы, позволяющие получать жом с содержанием воды около 55 % и жира — 3-4 %, хотя стоимость продукции при этом возрастает (Уитон, Лосон, 1989; Сударикова, Жогов, 1990).
Проблему более полного отделения жира решали специалисты Севтех-рыбпрома и ВНИРО, включая в технологию изготовления кормовой муки электрообработку измельчённого сырья. Электроплазмолиз рыбного сырья приводил к увеличению скорости влагоотдачи при центрифугировании фарша из анчоуса в 4 раза и фарша из криля — в 3,9 раза. В результате плазмолиза рыбных тканей разрушались клеточные структуры цитоплазмы, происходило высвобождение значительного количества тканевой жидкости и жира, что в дальнейшем позволяло максимально обезвоживать и обезжиривать сырьё простым механическим воздействием. Однако применение данной технологии возможно только в случае использования свежего сырья. (Колпаков, Ботошан, Берёза, 1990; Ржавская, 1989; Боева, 1989,2002).
Способ прямой сушки в основном используется для обработки маложирного сырья. Преимуществами данного способа являются простота конструкции установок и регулирования параметрами технологического процесса, наибольший выход кормовой муки по сравнению с другими способами. Недостатками являются невозможность обработки сырья жирностью более 5 % и содержащего большое количество коллагена.
Одной из разновидностей рассмотренных выше способов является центрифужный, основанный на применении деканторных центрифуг. С помощью последних производят обезвоживание и обезжиривание перерабатываемого рыбного сырья. Применение центрифуг позволяет обрабатывать сырьё высокой жирности со значительными качественными изменениями, а также сырьё с большим содержанием воды. Однако отделённая плотная часть (жом) имеет более высокую влажность, в результате увеличивается продолжительность сушки, что приводит к перерасходу энергии и снижению качества готовой кормовой муки (Исаев, 1985).
Специалисты рыбной промышленности мира постоянно совершенствуют существующие способы производства кормовой рыбной муки. В России исследователями К.А. Мрочковым, Г.А. Папунашвили (ВНИРО) в 1985 г. предложен способ производства кормовой рыбной муки из жирного сырья, позволяющий повысить выход готовой муки и жира за счёт использования добавок бикарбоната Na и пиросульфата Na. Выход кормовой рыбной муки из жирного сырья по этой технологии превышает 20 % (против 17-18 % по традиционной прессово-сушильной схеме), а содержание жира в готовой муке около 7 %, что ниже требования стандарта.
Специалисты В.А. Исаев (ВНИРО) и Л.Я. Полищук (АзчерНИРО) в 1980-е г. решали проблему повышения выхода кормовой муки из рыбного сырья со слабой структурой тканей, используя производные целлюлозы, т. к. в случае прессово-сушильного способа плотная часть разваренной рыбной массы в процессе прессования теряется вместе с бульоном.
Учёными ВНИРО Л.Н. Егоровой, В.И. Трещевой (1971) проводились исследования по применению различных антиокислителей (этилгаллат, про-пилгаллат, технический ионол, английский препарат «топанол 0») для сохранения качества жира рыбной кормовой муки. В результате установлено, что антиокислитель ионол является эффективным, дешёвым по сравнению с другими препаратами при производстве рыбной муки способом прямой сушки. Рекомендовано добавлять ионол в количестве 0,02—0,05 % к массе сырья. Однако из-за нерастворимости ионола в воде его можно вносить лишь на стадии сушки. Таким образом, проблема торможения процессов окислительной порчи жира является первостепенной, ни один из известных антиокислителей не отвечает комплексу требований: проявление ингибирующего эффекта при малых концентрациях, растворимость в липидах, нейтральность по отношению к продукту, безвредность для живого организма.
Исследуя структуру комплексных соединений карбамида, Schlenk Н., Holman Р. (1950) заметили, что молекулы жирной кислоты занимают определённое пространство в пределах кристаллической решётки карбамида, которое слишком мало для образования перекисей. М.Д. Мукатовой это свойство синтетической мочевины (карбамида) было использовано для применения её в качестве стабилизатора окисления непредельных жирных кислот. Позже СЮ. Дубровиным (1990) была установлена возможность использования карбамида — гидротропного вещества для повышения эффективности отделения жира из жиросодержащего сырья.
С целью повышения качества кормовой рыбной муки В.А.Исаевым было предложено добавлять композиции НПАВ (ОС-20 оксиэтилированные гидрированные спирты или пальмитат-25) и антиокислителя (дилудин или бутилоксито-луол) в количестве 0,9-1,1 % в варильник вместе с сырьём. Это позволило снизить жирность кормовой муки до показателей ГОСТа и равномерно распределить антиокислитель в объёме продукта (Исаев, 1985). Установлено, что в присутствии НПАВ происходит более полное отделение липидов при прессовании разваренной массы, что позволяет увеличить выход жира на 30-50 %.
Построение математических моделей процессов и обработка экспериментальных данных
Отходы средне- и особожирные предложено подвергать специальной подготовке посредством обезжиривания во избежание превышения требуемого уровня содержания жира в готовом продукте. При выборе способа обезжиривания предпочтение отдано способу варки измельчённого сырья с внесением гидротропного вещества - синтетического карбамида, являющегося антиоксидантом. Преимущество выбора карбамида объясняется тем, что остаточное количество его в плотной части после отделения жидкой фазы в процессе дальнейшей её обработки стабилизирует возможные окислительные процессы, протекающие во время термообработки кормосмеси и сушки готового продукта.
При выборе рационального температурного режима обработки жиросо-держащие смешанные отходы от разделки рыб измельчали, подвергали варке при заданных температурах в течение 30—40 мин, затем разваренную массу обезжиривали посредством разделения её на плотную и жидкую части центрифугированием (частота оборотов n = 3000 об/мин, продолжительность 30 мин) на центрифуге марки ОС-6 МУХЛ 4.2. Степень обезжиривания разваренной массы устанавливали по выходу выделенного жира, отнесённому к общему его содержанию в исходном сырье.
Для определения оптимальной концентрации карбамида, с целью обезжиривания к измельчённому сырью добавляли различное его количество в виде 30%-го раствора. Смесь нагревали, выдерживали в течение 30-40 мин, разделяли плотную и жидкую части на центрифуге. Определяли степень обезжиривания плотной части.
Проведением серии опытов было установлено, что при содержании жира в рыбных отходах менее 10 % обезжиривание их нецелесообразно, т. к. при таком уровне содержания жира извлечение его механическим способом затруднено, несмотря на внесение карбамида. В этом случае внесение определённой дозы карбамида целесообразно для стабилизации окислительного процесса жира, содержащегося в сырье. Проведённые на указанном этапе исследования позволили научно обосновать и разработать технологические режимы получения новых кормовых продуктов из композиционной смеси, включающей рыбные отходы, предварительно подготовленные и внесённые в качестве основного белкового ингредиента, сухие растительные компоненты, посредством формования из неё влажных гранул (Киричко, Мукатова, 2001). При этом рыбные отходы, предварительно подготовленные, рекомендовано классифицировать на сырьё I и II категории. К I категории относить: не-обезжиренные рыбные отходы с содержанием жира не более 10 %, ко II — рыбные отходы с содержанием жира более 10 %, которое рекомендовано предварительно обезжиривать. Подбор сухих ингредиентов, являющихся отходами переработки растительного сырья, осуществляли по принципу взаимозаменяемости, с учётом химического состава и энергетической ценности. Сухие растительные компоненты также подвергали специальной подготовке: освобождению от посторонних примесей, измельчению по необходимости. Затем в основной белковый компонент (обработанные рыбные отходы) вносили подготовленную смесь сухих компонентов Соотношение основного компонента (рыбного сырья) и вносимых ингредиентов в рецептуре кормосмеси составило 42-60 % и 58-40 % соответственно, исходя из требований рецептур к комбикормам, используемым в рыбоводстве (Гамыгин, 1984), и норм ввода компонентов в комбикорма (Скляров, Студенцова, 2001). При разработке рецептур новых кормовых продуктов расчетным путем устанавливали оптимальное содержание воды и сырого протеина во влажной кормосмеси для обеспечения формуемости за счёт сил межмолекулярного сцепления и необходимого уровня сырого протеина в готовом продукте. Кроме того, для достижения однородности и легкой формуемости гранул предложена отдельная термообработка смеси сухих ингредиентов перед смешиванием их с основным влажным ингредиентом. Подготовленную кормосмесь рекомендовано подвергать тепловой обработке в течение 20-30 мин. при температуре 70-80 С, с целью обеспечения необходимой степени санитарного состояния обрабатываемой массы. В однородную охлаждённую массу температурой 40-45 С после термообработки было внесено 5 % жидких пивных дрожжей в качестве витаминной добавки, затем кормосмесь направили на гранулирование во влажном виде. Полученные влажные гранулы были подвержены сушке при температуре 65-70 С до остаточной влажности в гранулах не более 13 %. Высушенные гранулы после охлаждения до температуры 20 С были упакованы и направлены на хранение. Были изучены химические, структурно-механические показатели готового продукта, а также определены показатели безопасности и оптимальные сроки хранения. Результаты проведённых исследований проверены в полупроизводственных и производственных условиях. При производственной проверке технологии в качестве основного белкового компонента был использован рыбный жом, полученный в условиях производства. Жом рыбный также подвергали специальной подготовке: освобождению от крупных костей, измельчению электромеханическим способом, внесению дозы синтетического карбамида в количестве 2-3 % от массы в виде 30%-го раствора. В жом при температуре 70-75 С были внесены сухие ингредиенты. Подготовка сухих ингредиентов, обработка кормосмеси, внесение пивных дрожжей были осуществлены аналогично вышеописанному способу.
Гранулирование подготовленной смеси было произведено на промышленном оборудовании. Изготовленные влажные гранулы были подвержены сушке в искусственных условиях при температуре 65 С до остаточной влажности в гранулах не более 13 %. Сухие гранулы, расфасованные в полипропиленовые мешки вместимостью до 30 кг, были направлены на хранение и последующие биологические испытания на рыбах и птицах.
Биологические испытания проведены на базе аквариальной лаборатории «Экологические и технологические проблемы осетроводства» Астраханского государственного технического университета на молоди русского осетра, сеголетках карповых рыб. Биологическая проверка кормов на птицах проведена на молодняке кур яичного направления в период их выращивания до комплектования стада и курах-несушках птицефабрики «Астраханская-2».
Результаты исследований, проведённых в лаборатории, полупроизводственных и производственных условиях, а также биологических испытаний служили основанием для разработки нормативной документации (ТИ, ТУ), выдачи на новые комбикорма ветеринарного свидетельства и определения экономических показателей организации малого предприятия любой формы собственности (в виде бизнес-плана).
Выбор и обоснование оптимального способа предварительной обработки рыбных отходов при изготовлении кормовой продукции
Для обеспечения рыбоперерабатывающих предприятий сырьём и увеличения сроков его хранения под действием низких температур часть улова, поступившего на предприятие во время путины, направляется на замораживание. В связи с этим на рыбообрабатывающих предприятиях при производстве рыбной продукции образуются отходы от разделки как свежего рыбного сырья, так и мороженой рыбы после её размораживания и сортирования. Рыбные отходы, образуемые при разделке рыб, являются традиционным сырьём, поступающим на производство кормовой продукции. При этом одним из факторов порчи рыбного сырья является расщепление белка (протео-лиз), сопровождающееся увеличением содержания небелкового азота вследствие автолиза и бактериального дезаминирования аминокислот. По этой причине большой интерес представляло изучение содержания азотистых веществ в рыбных отходах, направляемых на производство кормовой продукции, образуемых после разделки рыб, хранившихся 1-3 месяца при температуре -18 С, (табл. 5). В табл. 5 приведено содержание общего, аминного и небелкового азота во внутренностях и смешанных отходах (внутренности, головы, плавники) толстолобика, карася, выловленных в различные периоды года, имеющих срок хранения от 1 до 3 месяцев (при температуре —18 С), а также отношение небелкового и аминного азота к общему азоту.
Данные табл. 5 свидетельствуют, что содержание аминного азота в рыбных отходах, образуемых при разделке карася, толстолобика, хранившихся при низкой температуре, составляет менее 600 мг/100 г, а содержание небелкового азота значительно выше и варьирует от 1125 до 1710 мг/100 г в зависимости от вида сырья, сезона лова и продолжительности хранения. При этом отношение небелкового азота к общему азоту тем больше, чем больше срок хранения рыбного сырья, и составляет 48,9-63,9 %, а азота концевых групп к общему азоту — от 5 до 27 %, что указывает на умеренное протекание автолитических процессов в рыбных отходах, направляемых на производство кормовой продукции.
Повышенное содержание жира в смешанных отходах от разделки рыб (головы, внутренности, хребтовые кости, плавники) способствует выработке кормовой продукции с высокой жирностью, не соответствующей требованиям стандарта и нестойкой в процессе дальнейшего хранения.
Для выделения жира, заключенного в клеточной структуре тканей рыб, предлагается использование комбинированного способа, представляющего собой комбинацию теплового способа с внесением карбамида, являющегося гидротропным веществом и антиокислителем.
Для выбора рационального способа обработки жиросодержащих твердых отходов от разделки рыб (с содержанием жира 10 %), направляемых на переработку в кормовую продукцию в свежем виде без длительного хранения, была проведена серия опытов по выбору оптимального температурного режима при их обезжиривании. Для этого эксперименты были проведены при различных температурах в диапазоне от 45 до 80 С. Сырьём служили смешанные отходы (головы, внутренности, плавники) карася осеннего вылова с содержанием жира не более 10,4 %. Кривая на рис. 3 отображает зависимость степени обезжиривания сырья от температуры нагрева. Характер кривой свидетельствует о том, что степень обезжиривания начинает увеличиваться при 55 С, достигая максимального значения при 65-70 С, а при дальнейшем повышении температуры до 80 С рост её не наблюдается. В целях экономии тепловых затрат для проведения дальнейших экспериментов была выбрана температура 65-70 С.
Для выбора оптимальной концентрации карбамида для внесения в сырьё в качестве гидротропного вещества и антиокислителя эксперименты по обезжириванию рыбных отходов были проведены посредством их нагрева при выбранной температуре с внесением различных доз карбамида от 0 до 4 % в виде 30%-го раствора (рис. 4). При этом сырьём служили две категории отходов: с содержанием жира до 10 % (внутренности, головы, плавники прудовых рыб), и более 10 % (внутренности частиковых видов рыб). Кривые, приведённые на рис. 4, свидетельствуют о том, что степень обезжиривания достигает 33-35 % при применении карбамида дозой 2-3 % к массе сырья, способствующей высвобождению жира при нагреве смеси в течение 30 мин. и центрифугировании. При этом степень обезжиривания при использовании данной дозы карбамида на 8-Ю % больше, в сравнении со степенью обезжиривания, полученной без добавления карбамида. Дальнейшее повышение концентрации карбамида до 4 % не способствует значительному увеличению степени обезжиривания. В связи с этим концентрация карбамида 2-3 % признана наиболее рациональной. Увеличение степени обезжиривания отходов от разделки прудовых и частиковых видов рыб, по-видимому, объясняется гидротропным и детерги-рующим свойствами карбамида. Введение его в сырьё на этапе варки способствует увеличению растворимости, денатурации белка, связанной с разрушением водородных связей и ослаблением взаимодействия гидрофобных радикалов, тем самым к более полному отделению белковых молекул от водно-жировой фазы в результате уменьшения сил молекулярного сцепления. Для определения оптимальных условий протекания процесса обезжиривания осуществляли построение математической модели. Критерием оптимизации являлась степень обезжиривания рыбных отходов (Y). Факторами, оказывающими влияние на процесс, считали концентрацию карбамида (С) и температуру (Т). Полученные экспериментальные данные по степени обезжиривания свидетельствуют, что область оптимума изучаемого процесса находится в диапазоне С 2-4 % и Т 60-70 С. Математической обработке подвергали матрицу планирования эксперимента представленную в табл. 6. В результате расчёта получено следующее уравнение регрессии: Y = -230,224 + 12,848 С + 7,115 Т-0.025 С Т- 1,704 С2-0,052 Т2, (31) где, Y — степень обезжиривания, %; С - концентрация карбамида, %; Т - температура обработки, С. Расчётное значение критерия Фишера Fpac4. для данной математической модели составило 1,61. Табличное значение Ртабл. при доверительной вероятности 0,95 и степенях свободы (f] = 8; fy = 4) равно 6,2 (Ахназаров, Кафа-ров, 1985). Поскольку FPac4. Ртабл.5 то полученная математическая зависимость признана адекватной реальному процессу на интервале варьирования С от 2 до 4 % и Т - от 60 до 70 С. На рис. 5 представлено изменение функции отклика (Y) процесса обезжиривания.
Апробирование технологии влажного гранулирования в производственных условиях
Полупроизводственные опыты были проведены на отходах от разделки толстолобика, с уточнением компонентного состава рецептур в части взаимозаменяемости растительных компонентов.
Была апробирована рецептура № 3, включающая в качестве основного белкового компонента необезжиренные рыбные отходы, с внесением растительных ингредиентов (мучки, лузги рисовой, амаранта), а также белково-минеральной добавки и пивных дрожжей. В процессе формования гранул из рыборастительной кормосмеси с влажностью 45 % на грануляторе сборки КаспНИРХ гранулирование не происходило. Причиной тому, по-видимому, была повышенная липкость кормосмеси из-за внесения 30 % рисовой мучки, содержащей 10 % жира. С целью получения влажных гранул из кормосмеси в её состав были дополнительно внесены пшеничные отруби в количестве 15 %, с соответствующим изменением соотношения компонентов. При этом массовая доля мучки снизилась до 22 %. Компонентный состав и оптимизация рецептуры № 3 с учётом внесения пшеничных отрубей приведены в табл. 19 (см. стр. 93). Формование гранул по скорректированной рецептуре кормосмеси было осуществлено на электрической мясорубке с решёткой, имеющей отверстия диаметром 2 мм. Влажные гранулы были высушены при температуре 65 С, до остаточной влажности 9-10 %. Выход готового корма составил 50 % от массы влажной кормосмеси. Исходя из результатов проверки изготовления кормов по рецептуре № 3 была апробирована рецептура № 4, включающая в качестве взаимозаменяемых компонентов мучке, амаранту соответственно пшеничные отруби и водорослевый остаток. Оптимизация компонентного состава влажных гранул осуществлена в части снижения содержания жира и клетчатки до требуемых значений нормативных документов на корма. Компонентный состав и оптимизация рецептуры № 4 представлены в табл. 20 (см. стр. 94). Изготовление кормов по указанной рецептуре было апробировано на пилотной установке кафедры технологии и экспертизы товаров АГТУ и лаборатории «Индустриальная биотехнология» КаспНИРХ. Акт изготовления кормов приведён в приложении 2. Выход конечного продукта (корма) составил 45 % от массы влажной кормосмеси. Комплексная оценка кормовой продукции, изготовленной по новой технологии, проведена по физико-химическим, структурно-механическим, биохимическим, микробиологическим показателям. Были изучены показатели качества выделенного из кормов жира (кислотное, пероксидное числа, уровень содержания оксикислот). При этом был исследован как химический состав основного белкового компонента (фарш рыбный необезжиренный), так и кормов, изготовленных по рецептурам №3,4 (табл. 36). Из данных табл. 36 следует, что содержание сырого протеина в готовом корме МКР-1 составило 28,0±2,0 %. Невысокий уровень содержания сырого протеина в корме, по-видимому, объясняется внесением в кормосмесь растительных ингредиентов в количестве 51 %. Содержание липидов в готовом корме составило 15,0±0,46 %. Некоторый повышенный уровень содержания липидов в готовом корме, объясняется уровнем содержания их в рисовой мучке (10 %). В связи с этим, при использовании в рецептуре кормосмеси рисовой мучки и отходов, содержащих более 10 % жира, последние следует предварительно подвергать обязательному обезжириванию. В готовом корме МКР-2, изготовленном по рецептуре № 4, содержание сырого протеина составило 33,6±3,1 %, липидов — 9,8±1,1 %, минеральных веществ - 8,55±0,4 % при остаточном содержании воды 8,6±0,5 %. По энергетической ценности и качественным показателям указанные корма могут быть использованы в качестве продукционного корма для ценных видов рыб. Качество кормов в процессе изготовления и последующего хранения зависит от качественных показателей исходного сырья. При изготовлении кормов в полупроизводственных условиях по рецептурам № 3, 4 был использован рыбный фарш необезжиренный с кислотным числом содержащегося в нём жира 20,2 мг КОН/г и пероксидным числом 0,11 % 12. В табл. 37 приведены изменения качественных показателей кормов в процессе хранения в течение 6 месяцев при температуре 20—25 С и относительной влажности воздуха 75 %. Данные табл. 37 указывают на то, что количество свободных жирных кислот (Кч) во время изготовления кормов МКР-1, МКР-2 возросло на 12 и 23 мг КОН/г соответственно, по сравнению с их содержанием в жире влажного компонента. В процессе хранения кормов в течение 6 месяцев количество свободных жирных кислот (Кч) в жире МКР-1 и МКР-2 возросло почти в 1,5 раза, однако не достигнув допустимого уровня кислотного числа жира продукционных кормов для рыб 70 мгКОН/г (Гамыгин, Пономарёв и др., 1989, 2002). Перок-сидное число жира МКР-1 к концу 6 месяцев хранения возросло на 0,1 % I2 , МКР-2 -на 0,17 %12.
Более объективным показателем качества кормов следует считать уровень оксикислот, количество которых в жире МКР-1 увеличилось на 0,7 %, МКР-2 — на 1,8 % к концу 6-месячного хранения, не превысив в жире МКР-1, МКР-2 2,8 и 3,6 % соответственно. При этом установлено, что остаточное содержание карбамида (1 %) в изготовленном корме МКР-1, способствует меньшему росту кислотного, пероксидного чисел и оксикислот в процессе хранения. В табл. 38 представлены структурно-механические характеристики кормов, изготовленных по рецептуре № 3, 4: размер и набухаемость гранул, водостойкость, разбухаемость, скорость погружения в воду и продолжительность плавания. Все названные показатели обоих кормов соответствуют требованиям, разработанным специалистами ВНИЭРХ под руководством профессора, д. б. н. Е.М. Маликовой (стр. 116-117) на корма гранулированные (экструдированные) для рыб, кроме показателя набухаемости образцов корма МКР-2, который в два раза ниже (5-7 мм) требуемой величины. Указанный факт, по-видимому, связан с быстрой набухаемостью водорослевого остатка, который был предусмотрен в рецептуре № 4, что необходимо учитывать при составлении рецептур, снизив его массовую долю (табл. 37).
