Введение к работе
Актуальность работы. Концепция развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020 года определяет инновационный путь развития рыбохозяйственного комплекса на основе сохранения, воспроизводства, рационального использования и создания новых способов добычи водных биологических ресурсов, глубокой переработки сырья с использованием безотходных технологий, совершенствования методов хранения и транспортировки рыбной продукции.
На большинстве рыбообрабатывающих предприятий наиболее целесообразным является глубокое разделывание рыбы на филе. Во многих зарубежных фирмах глубокая разделка рыбы также является основным видом первичной переработки сырья. При разделывании рыбы на филе выход готовой продукции не превышает 40%.
Вторичные ресурсы рыбопереработки представляют определенную биологическую ценность и усилия многих отечественных и зарубежных ученых направлены на разработку рациональных технологий с целью получения продукции на их основе пищевого, кормового, технического, медицинского, фармакологического и др. назначения. В доле вторичных ресурсов преимущественную часть составляют отходы рыбопереработки на костной основе: хребтовая кость с прирезями мышечной ткани, головы, плавниковые и хвостовые окончания.
Костная рыбная ткань – источник белка и минеральных веществ. Белок на 73-95% представлен оссеоальбумоидами. Минеральные вещества представлены кальцием, фосфором, магнием, фтором и др. Содержание в рыбной кости кальция – в 6,2 раза, магния – в 8 раз, марганца – в 1,1 раза больше, чем в мышечной ткани.
Вещества, входящие в состав рыбной костной ткани, оказывают положительное воздействие на человека, стимулируют обмен белков и углеводов. Комплекс минеральных солей и кальция, содержащийся в костной ткани, положительно влияет на лечение и профилактику кариеса, остеохондроза, рахита и других заболеваний человека. Известно также, что введение костной ткани в рацион питания приводит к уменьшению уровня накопления радиоактивных изотопов в скелете человека, снижению дозы облучения костного мозга и костной ткани, сокращает риск возникновения злокачественных опухолей, предотвращает метастазирование уже развившихся опухолей и заболеваний кроветворной и костной системы.
Вопросами рационального использования рыбокостной ткани и получения на ее основе различных препаратов, добавок и пр. занимались отечественные и зарубежные ученые: Белова З.И., Быкова В.М., Грозовская В.А., Дацун В.М., Землякова Е.С., Мезенова О.Я., Мукатова М.Д., Мухин В.А., Новикова М.В., Сафронова Т.М., Слуцкая Т.Н., Суховерхова Г.Ю., Сытова М.В., Харенко Е.Н., Apinya A., Sittiwat L., Manop S. и др.. Однако разработанные технологии базировались на переработке хрящевых тканей акул, скатов, осетровых и были основаны преимущественно на химическом подходе к производству.
В этой связи для Калининградского региона представляет особый интерес переработка костных отходов балтийских трески и судака, как наиболее массовых добываемых видов рыб. Как показал анализ работы рыбообрабатывающих предприятий, на большинстве из них такого рода вторичное сырье или утилизируется, или направляется на кормовые цели.
С учетом вышеизложенного актуальным является разработка такой технологии натуральной добавки из костной ткани гидробионтов, которая могла бы быть максимально использована как в качестве пищевой добавки, обогащающей конечный продукт белковыми и минеральными веществами, так и в качестве основы для получения препаратов лечебно-профилактического назначения (БАВ, БАД и т. д.). Подобный опыт рационального использования костного сырья гидробионтов широко используется в западных странах, где тонкоизмельченный костный фосфат добавляют в пшеничную муку, мясо, кондитерские изделия, продукты детского питания и т.д., а также применяют в производстве биологически активных веществ и добавок. Разработка указанной технологии соответствует принципу безотходности производственного процесса, рациональности использования природных ресурсов, экологичности производства и достижения определенного социально-экономического эффекта.
Диссертационная работа проводилась в рамках основных направлений исследований кафедры пищевых и холодильных машин, соответствующих плану госбюджетной НИР «Совершенствование технологического оборудования и линий на пищевых предприятиях региона» (ГР № 01201001892, инв. № 02201057015, 2010г.).
Цель работы – разработка и научное обоснование технологии пищевой натуральной добавки из костной ткани гидробионтов, полученной на основе рациональной переработки вторичных ресурсов.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие основные задачи:
- обосновать выбор объекта исследования для получения пищевой натуральной добавки исходя из региональных особенностей рыбоперерабатывающего производства;
- определить технологическую последовательность операций по рациональной переработке костных вторичных ресурсов, максимально сохраняющих их пищевую ценность;
- обосновать и осуществить выбор эффективного метода сушки костных тканей гидробионтов и конструкции оборудования для его реализации;
- исследовать закономерности вакуумной сушки костной ткани трески и судака, установить влияние режимных параметров процесса на темп обезвоживания продукта;
- исследовать и определить допустимые сроки хранения пищевой костной добавки из трески и судака;
- разработать техническую документацию на изготовление натуральной пищевой костной добавки из гидробионтов;
- разработать машинно-аппаратурное оформление технологического процесса производства пищевой натуральной добавки и оценить экономическую эффективность ее промышленного производства.
Научная новизна работы. Разработана и научно обоснованы технология пищевой натуральной добавки из костной ткани гидробионтов и способы ее получения. В результате экспериментальных исследований выявлены кинетические закономерности процесса сушки костного сырья трески и судака при пониженном давлении. Разработана математическая модель процесса вакуумной сушки исследуемых объектов, описывающая влияние режимных параметров (температуры греющих теплообменников и давления внутри аппарата) на темп обезвоживания продукта. Обоснованы допустимые сроки хранения пищевой натуральной костной добавки из гидробионтов.
Новизна технологических решений подтверждена получением двух патентов на изобретения и двух положительных решений ВНИИГПЭ на патент изобретение и полезную модель: «Способ производства пищевой добавки из отходов переработки рыбы» (Фатыхов Ю.А., Суслов А.Э., Мажаров А.В. и др.) Заявка № 2010130406 Приоритет от 22.07.2010. Положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче патента на изобретение от 14.07.2011; «Установка для вакуумной сушки» (Фатыхов Ю.А., Суслов А.Э., Мажаров А.В. и др.) Заявка № 2011127562 Приоритет от 05.07.2011. Положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче патента на полезную модель от 19.08.2011.
Практическая значимость работы. Разработана ресурсосберегающая технология пищевой натуральной добавки из костной ткани гидробионтов. Предложено три способа получения пищевой добавки. Разработаны и утверждены проекты технической документации на «Пищевое вторичное сырье мороженое, предназначенное для изготовления натуральной минеральной добавки из гидробионтов», « Натуральная минеральная добавка из гидробионтов», «Технологическая инструкция по изготовлению натуральной минеральной добавки из гидробионтов». Разработана новая конструкция сушильного оборудования. Результаты исследований и практические разработки, содержащиеся в диссертации и интеллектуальная собственность автора переданы в ФГБОУ «КГТУ» для создания малого предприятия «Биотек» с целью их промышленного внедрения. Определена себестоимость производства пищевой добавки из вторичных отходов гидробионтов по промышленной технологии, которая составляет 170,2 руб/кг. Прибыль предприятия при выпуске 5500 кг/месяц составляет 2244000 руб/год.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Технология пищевой натуральной добавки из костной ткани гидробионтов.
Способы получения пищевой добавки из костной ткани гидробионтов.
Кинетические закономерности и математическая модель процесса сушки костной ткани гидробионтов при пониженном давлении.
Апробация работы Основные результаты исследований были представлены на V международной научной конференции «Инновации в науке и образовании – 2007» (Калининград, 2007), III международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию ГОУВПО Воронежской государственной технологической академии «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (Воронеж, 2009), V11 международной научной конференции «Инновации в науке и образовании – 2009» (Калининград, 2009), Partnering and Exhibition on Biotechnology and Bioenergy (Moscow, Russia, 2010), VIII Международной научной конференции, посвященной 80-летию образования университета «Инновации в науке и образовании – 2010» (Калининград, 2010), VII международной научно-практической конференции «Найновите научни постижения – 2011» (София, 2011), IV научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология для здорового питания и решения медико-социальных проблем» (Светлогорск, 2011).
Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано 14 печатных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ и два патента на изобретения. Получены положительные решения на два патента на изобретение и полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка литературы и 8 приложений. Основное содержание работы изложено на 165 страницах компьютерного текста, содержит 26 таблиц и 29 рисунков. Список литературных источников включает 142 наименования, в том числе 14 иностранных авторов.
