CC BY
124
664.951(075.8)
БАРЬЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ГИДРОБИОНТОВ
Г.Н. КИМ, С.Н. МАКСИМОВА, Т.М. САФРОНОВА, ЕВ. СУРОВЦЕВА
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет (Дальрыбвтуз),
690950, г. Владивосток, ул. Луговая 52 б; тел./факс: (4232) 264-284, 264-971, электронная почта: [email protected]
Обоснованы перспективы развития барьерной технологии - приоритетного направления в технологии переработки гидробионтов. Предложены способы повышения разрешающей способности методов исследования барьерной техно -логии.
Ключевые слова: барьерная технология, хитозан, гидробионты, антимикробный эффект, барьерная решетка.
Состав, технологические свойства, биологическая ценность рыб и беспозвоночных хорошо изучены, их отдельные органы и ткани систематизированы по содержанию белков, липидов, минеральных и биологически активных веществ (БАВ). Осуществляется мониторинг состава, гигиенического состояния и контаминации основных объектов промысла. На основании имеющейся информации можно сделать вывод, что свойства гидробионтов подвергаются значительным видовым, сезонным и географическим колебаниям.
Как объект хранения рыбы и беспозвоночные неустойчивы, они чувствительны к механическому воздействию и стрессам в процессе улова, трудно поддаются содержанию и транспортированию в живом виде. Ситуацию усугубляет характерная для России территориальная разобщенность мест добычи, переработки и потребления рыбы.
Решением дилеммы «качество - стойкость в хранении» относительно продукции из гидробионтов может быть использование барьерной технологии, основанной на одновременном применении нескольких защитных средств продуктов от порчи.
В разработке барьерной технологии или ее элементов принимают участие ученые рыбохозяйственной отрасли и многих регионов России, в частности доктора наук, профессора Л .С. Абрамова, Г.В. Маслова, О .Я. Мезенова, М. Д. Мукатова, Б.Н. Семенов, Т.Н. Слуцкая, В.И. Шендерюк.
Для использования барьеров существенное значение имеет способ превращения гидробионтов из состояния сырья в готовую к употреблению продукцию. Традиционно для этой цели применяются тепловая и ферментативная обработки. Наблюдаемые тенденции к использованию относительно низких температур (40-80°С) и снижению в соленых продуктах концентрации поваренной соли обусловливают необходимость применения дополнительных уровней защиты продукции. Распространение в последнее время азиат -ской кухни увеличивает употребление сырой рыбы, свежесть и безопасность которой должны быть гарантированы.
Кроме того, нам представляется целесообразным рассматривать гидробионты не только как источник изолированных БАВ, но и как сырье для продукции
функционального назначения, что возможно на основе барьерной технологии.
Таким образом, по совокупности признаков гидробионты следует причислить к объектам барьерной технологии
Методический подход к разработке предлагаемой нами барьерной технологии базируется на трех блоках информации: динамике качества объекта во времени; перечне факторов, повреждающих этот объект, и банке данных о разрешенных к применению барьерах.
К информативным показателям при разработке барьерной технологии относятся сенсорные свойства, исследованные на уровне единичных и комплексных признаков, полученные от специалистов-дегустаторов, микробиологическая характеристика, предусмотренная в нормативной документации на пищевые продукты, биологическая ценность объекта и отдельные инструментальные показатели, по которым может вестись оптимизация технологии. Временные рамки динамики качества могут быть ограничены моментом появления первого нестандартного признака либо быть расширены до интересующего уровня порчи, в зависимости от задачи исследования.
Повреждающие факторы выявляли аналитически или экспериментально, смотря по степени изученности свойств объекта хранения и окружающей его среды. Как правило, гидробионты подвержены разрушающему воздействию бактерий, дрожжей, плесеней, собственных ферментов мышечной ткани и внутренних органов, а также окислению высоконепредельных классов липидов. В то же время нельзя исключать вероятность действия неординарных факторов снижения качества и форм его проявления. Известно, что в сырье водного происхождения периодически наблюдается спонтанное ухудшение запаха, вкуса, структуры мышечной ткани, появление паразитов, химических ядов и биотоксинов, что объясняется, как правило, изменением состава среды обитания и характером питания гидробионтов.
Выбор барьерных средств и соединений, несмотря на постоянно возрастающий их перечень, представляет определенные трудности, связанные с их низкой эффективностью, недостаточной индифферентностью к продукту, гигиеническими свойствами. Поэтому в ка-
честве самостоятельной может стоять задача расширения сведений о консервирующем действии известных соединений или изыскания новых барьеров, примерами которых на данном этапе могут служить коптильные препараты и хитозан.
Антимикробную эффективность барьерных соединений оценивали аналогично антибиотикам по величине зоны угнетения микроорганизмов и с целью максимального сближения условий эксперимента и практического действия препарата - по степени возрастания стойкости продукта в хранении.
В связи с незавершенностью формирования методов исследования барьерной технологии нами предложен ряд способов повышения их разрешающей способности.
В качестве метода аналитического исследования уровня защиты продукта от порчи введено дифференцирование повреждающих факторов и сопоставление каждого из них с наличием соответствующих барьеров. Способ имеет графическое выражение, получившее на основании внешнего сходства название барьерной мишени. Техника построения барьерной мишени сводится к последовательному изображению ее элементов - центра, зон риска и барьеров. Барьерная мишень с набором барьеров (1 - 4) в зонах риска (ЗР) против установленных повреждающих факторов (Б - бактерии, ПД - плесени и дрожжи, П - протеолиз, О -окисление) представлена на рис. 1.
В центр мишени вписаны установленные для исследуемого или проектируемого продукта повреждающие факторы.
Зоне риска соответствует сектор того повреждающего фактора, который ответственен за появление первого признака порчи объекта. Именно в зоне риска продукт нуждается в дополнительной защите.
Используемые барьеры в зависимости от диапазона их действия представлены концентрическими кругами или дугами. Их располагают в секторах соответствую-
щих факторов повреждения. Наряду с действующими барьерами на мишени можно отразить и проектируемые средства защиты, используя различия их графического обозначения.
Барьерная мишень благодаря наглядности упрощает анализ степени защищенности изделий и позволяет определить необходимые места ее усиления.
Для количественной оценки вклада индивидуальных барьеров в общий антибактериальный эффект учет защитного действия каждого из совместно используемых барьеров основывали на экспериментальном определении стойкости объекта и промежуточных продуктов, изготовленных с последовательно возрастающим количеством барьеров при прочих равных условиях. Например, на модельных продуктах установлена допустимая длительность хранения в зависимости от вида и сочетания используемых барьеров - тепловой обработки, хранения при пониженной температуре, применения антибактериального соединения хи-тозана. Исходные данные для расчета вклада индивидуальных барьеров в их общий антимикробный эффект представлены в таблице.
Таблица
Вид барьера в эксперименте Режимные параметры Стойкость в хранении, сут
Барьер отсутствует Т (18 ± 2)° С 0,5
Теплота Т 85° С, х 15 мин 1,5
Теплота + охлаждение Т 85°С, х 15 мин, 6,0
в хранении Т (2 ± 2)°С
Теплота + охлаждение в хранении + хитозан Т 85°С, х 15 мин, Т (2 ± 2)°С, хитозан ММ, кДа:
55 7/17*
33 8/18*
270 9/15*
588 10/12*
* Концентрация хитозана в ,5 о1 со 0 о4 е, м е Ю о
Пренебрегая возможным синергическим взаимо -действием барьеров, находили относительный вклад каждого из них путем соотнесения стойкости промежуточных изделий и конечного продукта. Доля индивидуальных барьеров (%) в общем антимикробном эффекте представлена на рис. 2 (концентрация хитозана, %: а - 0,3; б - 0,5; ММ хитозана, кДа: 1 -55, 2 - 32, 3 -270, 4 - 588).
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Представленный метод удобен тем, что позволяет оценить и концентрационную зависимость вклада барьера, и влияние его характеристик, в данном случае молекулярной массы. При содержании хитозана в продукте 0,3% его вклад составляет 33% общего эффекта, а при 0,5% он практически удваивается. Анализ данных также показывает, что возможность повышения доли барьерного эффекта хитозана уже исчерпана, поскольку достигнута максимально допустимая органами здравоохранения концентрация этого барьера.
Можно констатировать, что представленный метод позволяет оценить и экономическую целесообразность использования отдельных барьеров при их равной эффективности и технологических свойствах.
В выборе сочетания барьеров отправным моментом (о ставляя в стороне вопросы взаимодействия барьера и продукта, которые решаются на первых этапах их отбора) нами принята видоспецифичность микроорганизмов по отношению к индивидуальным барьерам.
Развивая представления о механизме действия барьеров [1], мы ввели понятие барьерной решетки. В соответствие с ним каждый барьер представляет собой решетку с индивидуальным расположением участков, проницаемых для определенного вида микрофлоры (рис. 3).
Для составления комбинации барьеров их выбирали по принципу взаимной компенсации свойств и располагали таким образом, что проницаемые участки одной решетки были перекрыты непроницаемыми участками других.
Экспериментально установлено, что при соблюдении приоритета качества перед стойкостью продукта в
хранении эффективность большинства барьеров - температуры, рН, активности воды, некоторых консервантов - полностью не реализуется [2]. В связи с этим барьерные технологии продуктов из гидробионтов базируются на множественной - от 5 и выше - системе защитных средств с частичным использованием их потенциала [3-5].
Таким образом, анализ защищенности продукта от повреждающих факторов, характеристика и количественная оценка роли индивидуальных барьеров образуют предпосылки для обоснования и разработки барьерной технологии. Предлагаемый методический подход успешно апробирован при разработке индивидуальных барьерных технологий продукции из гидробионтов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ляйстнер Л., Гоулд Г. Барьерные технологии: комбинированные методы обработки, обеспечивающие стабильность, безопасность и качество продуктов питания: Пер. с англ. - М.: ВНИИ мясной пром- сти им. В.М. Г орбатова, 2006. - 236 с.
2. Ким Г.Н., Сафронова Т.М. Барьерная технология переработки гидробионтов. - Владивосток: Дальнаука, 2001. - 172 с.
3. Усатенко Н., Лысенко А., Свириденко Т. Активная во -да и барьерные технологии // Мясной бизнес. - 2007. - № 3.
4. Красуля О. Н. Соли молочной кислоты - надежный барьер для безопасности мясных продуктов // Мясная индустрия. -2002. - № 5.
5. Туменов С.НГорбатов А.В., Косой В.Д. Обработка мясных продуктов давлением. - М.: Агропромиздат, 1997. - 207 с.
Поступила 15.07.08
BARRIER TECHNOLOGY OF PROCESSING THE GIDROBIONTS
G.N. KIM, S.N. MAKSIMOVA, T.M. SAFRONOVA, E.V. SUROVTSEVA
Far-Eastern State Technical Fishery University (Dalrybvtuz),
52 b, Lugovaya st., Vladivostok, 690950; ph/fax.: (4232) 264-284, 264-971, e-mail: maxsvet61 @mail. ru
Prospects of development of barrier technology - a priority direction in technology of processing gidrobionts are proved. Ways of increase of resolution of methods of research of barrier technology are offered.
Key words: barrier technology, chitosan, gidrobionts, antimicrobic effect, barrier lattice.
665.1/.3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОЛОВОЛОКОННЫХ И ТР УБЧА ТЫХ МЕМБРАН
А.А. СХАЛЯХОВ 1, КС. КОСАЧЕВ 2, Е.П. КОШЕВОЙ 2, Е.О. НИКОНОВ 2
1 Майкопский государственный технологический университет,
385000, г. Майкоп, ул. Первомайская, 191; электронная почта: [email protected] 2Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: [email protected]
Получены зависимости для проточной и «тупиковой» фильтрации в половолоконных и трубчатых мембранах под дей -ствием одностороннего избыточного давления. С использованием полученных зависимостей определены проницае -мости полипропиленовых половолоконных и керамических трубчатых мембран.
Ключевые слова: коэффициент проницаемости, проточная и «тупиковая» фильтрация, пропиленовые половолоконные мембраны, керамические трубчатые мембраны.
Разделение жидких смесей с использованием половолоконных и трубчатых мембран получает широкое распространение в различных отраслях промышленности, в том числе пищевой [1]. Важным является выбор мембран и оценка их основного показателя - проницаемости. Для описания процесса разделения на мембране необходимо одновременно использовать уравнение неразрывности жидкости и закон фильтрации Дарси Как правило, скорости потоков как внутри трубчатых мембран, так и через мембрану малы и движение жидкости носит ламинарный характер. Для случая постоянного давления с внешней стороны мембраны, пренебрегая изменением давления по ее радиусу, в работе [2] предложено обыкновенное дифференциальное уравнение второго порядка следующего вида:
d2PL
dx2
16 К
~RT
( PL # PS ),
(1)
где Рі и Р$ - соответственно гидростатическое давление внутри и снаружи мембраны, Па; К - мембранная проницаемость, м; Яі -внутренний радиус волокна, м; х - координата по оси мембраны, м.
Решение может быть получено операторным методом Лапласа [3]. При помощи известных соотношений между изображением искомой функции и оригиналом находим решение для оригинала функции:
де в мембрану Рь (0) = РН, на выходе Рь (1т) = РК. В дан -ном случае переменная х определена на интервале 0 < х < Ьт. После подстановки известных краевых давлений (2) и решения полученной системы уравнений находятся постоянные интегрирования, решение для проточной фильтрации принимает вид
PL — PS +( PH — PS )ch
sh
K0 4 — x
PS — PK $ ch
(Ph #Ps )
(3)
sh
Если давления снаружи мембраны и на выходе внутри мембраны совпадают (Рк = Р$), то полученное выражение несколько упрощается:
sh
Pl — Ps $(Ph - Ps )-
sh
(4)
Pl — Ps $ Aish
$ A 2 ch
4 1 К. x
R3
(2)
Постоянные интегрированияЛг иА2 могут быть определены из граничных условий реализации потоков. При проточной фильтрации давления известны: на вхо-
Рассмотрим процесс проточной фильтрации через типичную половолоконную мембрану, характеризующуюся следующими параметрами:
Длина сухого волокна ір 0,215 м
Радиус волокна Яь 1,15 • 10-4 м
Проницаемость мембраны К 6,2 • 10-15 м
4
