CC BY
53
2004
Известия ТИНРО
Том 139
УДК 664.95
А.П.Ярочкин
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ТЕХНОЛОГИЯМ ПЕРЕРАБОТКИ МЕЛКОРАЗМЕРНЫХ ГИДРОБИОНТОВ И ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ ОТ РАЗДЕЛКИ РЫБ, ЕГО РЕЗУЛЬТАТЫ
Обобщены проделанные за 30-летний период исследования по проблеме комплексной переработки мелкоразмерных гидробионтов и вторичного сырья от разделки рыб. Исследуемыми объектами были криль (Euphausia superba), мавро-ликус (Maurolicus muelleri), дальневосточная сардина (иваси) (Sardinops sagax melanosticta), мойва (Mallotus villosus), песчанка (Ammodytes hexapterus), минтай (Theragra chalcogramma), совокупность которых охватывает значительную часть разнообразия массовых видов гидробионтов, малоэксплуатируемых или неэффективно используемых. Сформулированы основные положения, реализация которых позволила создать технологии и системы машин для эффективной переработки мелкоразмерных гидробионтов и сырья от разделки рыб с получением пищевых и кормовых продуктов.
Yarochkin A.P. Complex approach to technologies of utilization the small-size marine organisms and secondary raw of fish processing: the results // Izv. TINRO. — 2004. — Vol. 139. — P. 426-433.
Three decades researches on the problem of complex processing of small-size marine organisms and secondary raw materials from fish cutting are reviewed. The most insignificantly exploited and uneffectively used raw materials are krill (Euphausia superba), maurolicus (Maurolicus muelleri), sardine-iwashi (Sadinops sagax melanosticta), capelin (Mallotus villosus), sand lance (Ammodytes hexapterus), and walleye pollock (Theragra chalcogramma). The propositions are formulated for creation of technologies and devices of effective processing of the small-size raw materials for producing food and fodder products.
B течение последних десяти лет в связи с переходом России к рыночной экономике отечественное океаническое рыболовство претерпело существенные изменения. Уловы российского флота в океанических районах Мирового океана с 1990 по 2000 г. сократились в 2,5 раза (с 9,44 до 3,74 млн т).
B условиях прекращения добычи дальневосточной сардины (иваси) в начале 90-х гг. и продолжающегося сокращения запасов минтая снижение промыслового пресса на ресурсы отечественных дальневосточных вод, впрочем, как и на другие интенсивно эксплуатируемые районы российской экономической зоны, требует скорейшего возрождения промысла в открытом океане.
Масштабное освоение открытого океана будет доступно только крупным российским фирмам и их объединениям, готовым вести специализированные виды промысла (криля, кальмаров, тунцов, ставриды, леща, анчоусов, глубоководных рыб и других объектов).
B ТИНРО-центре работы по технологиям переработки массовых видов мелкоразмерных гидробионтов начались в конце 70-х гг. прошлого века. Неко-
торые из них (криль) нашли масштабное промышленное воплощение и эксплуатируются до сих пор. Другие (мелкие рыбы) были доведены до создания опытных образцов линий, и лишь ухудшение экономической ситуации в 90-х гг. помешало их завершению.
В период 1995-2000 гг. были проведены исследования по комплексной переработке минтая (мелкий и отходы от разделки на филе), которые воплотились в ряд технологий, позволяющих повысить более чем в два раза уровень его пищевого использования.
Накопленные при этом знания позволяют предположить возможность распространения разработанных технологий на большую часть гидробионтов традиционного вылова (табл. 1), перспективных для промысла в океане и мало облавливаемых в прилегающих морях.
Таблица 1
Прогноз и фактический вылов промысловых объектов, тыс. т
Table 1
Prognosis and targets removal in the facts, ths. t
Объект исследования 1990 г. Прогноз/вылов 1995 г. 2004 г.
Криль (Euphausia superba) 200,0/7,0 -/- 1750. 0*
Мавроликус (МаитИст тие11еп) 60 0*
Дальневосточная сардина (иваси)
(Sardinops sagax melanosticta) 800/879 -/- 0, 005**
Мойва (Mallotus villosus) 50,3/1,3 114,0/0,04 124. 0**
Песчанка (Ammodytes hexapterus) 12/- 11/- 7 0**
Минтай (Theragra chalcogramma) 3266,0/2864,0 2592,0/2470,0 969 0**
* Экспертная оценка. ** Российская бизнес-газета, 18 ноября 2003 г., № 45.
Было установлено (табл. 2), что у исследованных видов гидробионтов, несмотря на значительные различия в длине и массе (4,4 см при 5,5 г у мавроли-куса и 35 см при 410,0 г у минтая), относительное содержание съедобной части (мяса) не имеет существенных различий и составляет 39-43 % массы тела. Полученные данные согласуются с данными И.В.Кизеветтера (1971), А.Б.Одинцова, Г.Н.Рыбалкина (1984) и А.Б.Одинцова с соавторами (1989) и находятся в пределах диапазона колебаний выходов мяса у промысловых рыб.
Более существенные различия исследуемых объектов наблюдаются по содержанию липидов. В соответствии с классификацией И.П.Леванидова (1968) их можно распределить так: маложирные (до 2 %) — минтай, мойва нерестовая; среднежирные (2-8 %) — песчанка, иваси мелкая; жирные (более 8 %) — мавроликус. В целом содержание липидов колеблется от 1,8 % (минтай) до 12,0 % (мавроликус), причем в съедобной части (мясе) их обычно в 2-4 раза меньше, чем в целом объекте.
Мелкоразмерные гидробионты рассматриваются в первую очередь как источники полноценного животного белка. Содержание белковых веществ в их мясе находится в пределах 14,0-17,0 %, при незначительных отличиях от целых гидробионтов.
По аминокислотному составу (табл. 3) не отмечено существенных различий для целых гидробионтов и съедобной части (мяса). У первых несколько выше содержание пролина, глицина и аланина по сравнению с содержанием их в мясе, но содержание незаменимых аминокислот в обоих случаях превышает их содержание в эталонном белке ФАО/ ВОЗ (Покровский, 1975).
Таким образом, исследуемые объекты, несмотря на значительные различия в размерах и массе, мало различаются по относительному количеству съедобной части (мяса), содержанию в нем белковых веществ и аминокислотному соста-
Таблица 2
Размерно-массовый и общий химический состав исследуемых объектов
Table 2
Size-weight and total chemical composition of studied targets
Исследуемый Длина, Масса, Съедобная часть Содержание в целом объекте, % Съедобная часть (мясо), % объект_см_г_(мясо), %_Вода_Липиды Белок, N- 6,25_Вода_Липиды Белок, N • 6,25
Криль 3,0- -5,5 0,7- -1,3 36,0- -40,0 76,3- -80,6 3,4-5,6 10,6-13,0 77,0- -79,6 1,0-1,2 16,3-17,5
Мавроликус 4,4- -6,0 1,3- -2,3 36,0- -40,0 70,7 12,0 15,0 72,8 7,8 16,7
Иваси 15,5- -19,0 47,0- -83,5 39,6- -40,5 69,4- -74,2 3,4-8,5 13,2-13,5 69,2- -71,0 2,5-7,2 14,6-15,2
Мойва нерест. 15,3 27,0 41,0 83,0 2,0 15,2 83,0 1,0 16,2
Песчанка 20,3 28,4 41,0 72,8 8,0 13,7 75,0 1,8 15,2
Минтай (мелкий) 23,0- -35,0 75,0- -410,0 39,0- -43,0 79,0- -82,0 1,8-2,0 13,8-14,4 82,0- -86,0 0,6-0,8 14,9-15,2
Таблица 3
Аминокислотный состав исследуемых объектов, % от белка (/ — целый объект, 2 — мясо объекта)
Table 3
Amino-acid composition of studied targets, % of protein (/ — whole target, 2 — target's meat)
Криль Минтай Иваси Мойва Мавроликус Белок
-шокислота 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 ФАО/ВОЗ
Асп 10,3 10,0 9,8 10,5 9,6 9,8 9,9 9,0 9,9 9,5
Тре 5,0 3,7 4,5 4,7 4,6 4,7 4,7 4,6 4,6 4,7 4,0
Сер 3,5 4,4 5,7 4,7 4,5 4,4 4,6 4,3 4,5 4,3
Глу 15,1 14,3 15,2 15,0 14,5 15,2 15,0 14,4 17,0 15,0
Про 5,6 5,0 5,2 3,1 4,4 3,0 4,7 3,6 3,6 3,1
Гли 3,9 3,9 3,7 3,5 6,7 5,0 5,0 5,3 5,4 4,7
Ала 5,5 6,0 6,2 5,7 6,4 6,0 6,3 5,9 7,0 6,6
Цис 1,3 1,4 1,0 1,0 1,4 1,6 1,2 1,3 1,2 1,4
Вал 4,7 7,1 5,4 3,9 5,2 5,3 5,3 4,9 6,0 5,5 5,0
Мет 2,7 3,2 3,1 3,5 3,2 3,1 3,4 3,0 0,6 2,0 3,5
изо-Лей 4,3 5,8 4,4 3,3 4,1 4,2 4,2 4,3 4,0 4,4 4,0
Лей 8,5 6,7 7,6 8,2 7,8 7,9 7,9 9,7 7,6 8,2 7,0
Тир 3,8 3,8 3,4 4,0 3,4 3,4 3,3 3,7 2,5 2,5
Фен 4,1 4,0 3,3 4,2 4,8 3,3 3,9 4,2 3,4 3,2 6,0
Лиз 9,0 9,0 7,3 9,0 7,8 8,7 6,6 8,1 9,2 10,4 5,5
Гис 5,0 2,6 2,0 2,1 4,3 4,9 3,4 2,5 2,2 2,0
Apr 5,9 7,6 7,3 5,9 6,0 5,1 6,9 6,2 6,4 6,6
Трп 1,4 1,8 1,0 1,4 1,2 1,4 1,2 1,2 1,0 1,2 1,0
ву. Масса белковых веществ, находящихся в съедобной части, составляет ~ 50 % их общего количества. В то же время белки несъедобной части (отходы от разделки) содержат полный набор аминокислот, незначительно отличающийся от их содержания в съедобной части, и поэтому после соответствующей подготовки могут быть использованы в пищу.
Все это позволило предположить, что можно создать универсальные технологические приемы, совокупность которых позволит обрабатывать различные массовые виды гидробионтов.
Комплексная обработка гидробионтов должна иметь главной целью их максимальное использование, предполагающее получение:
— пищевых полуфабрикатов (при минимальном изменении натуральных свойств съедобной части) — мышечной ткани в виде мяса или фарша;
— пищевых полуфабрикатов или кормовых продуктов глубокой химической или биотехнологической переработки, кислотных или ферментных гидроли-затов;
— кормовых или технических продуктов.
Небольшие размеры исследуемых объектов не позволяют применять к ним способы и приемы традиционной технологии, основу которой составляет поштучная обработка, включая сортировку по размерам, ориентацию и подачу их под рабочие органы машин, поэтому основные положения их переработки сводятся к следующему.
1. Обработка гидробионтов происходит в потоке без предварительной сортировки по размерам и ориентации.
2. Результатом механического (физического) воздействия на поток гидро-бионтов является гетерогенная система, состоящая из измельчённой мышечной ткани, фрагментов скелета, покровных тканей и т.д.
3. Измельченная мышечная ткань (пищевые полуфабрикаты, фарш) выделяется из гетерогенной системы механическим (гидравлическим) путем.
4. Допускаемый уровень микроорганизмов в получаемой продукции обеспечивается необходимой системой водоподготовки и мероприятиями по санитарии производства.
5. Пищевые полуфабрикаты используют как основные или вспомогательные компоненты пищевых продуктов.
6. Увеличение выхода пищевого белка достигается путем извлечения его из отходов химическим или ферментным гидролизом.
7. Отходы, не пригодные для пищевого использования, направляют на производство кормовой или технической продукции.
Реализация положений 1-5 позволила создать систему машин, которые, будучи агрегатированы в линии гидромеханической обработки (рис. 1, 2), позволяют перерабатывать большинство мелкоразмерных гидробионтов с получением пищевых полуфабрикатов (мяса или фарша).
Линия получения мяса криля (рис. 1), на которой обрабатывается и мелкая креветка, имеет следующие характеристики:
Производительность техническая по сырцу, кг/ч 3700 Выход мяса, % 11,8
Содержание хитина в мясе, % 0,2
Утилизируемые отходы, % 46,7
Расход пресной воды, м3/ч 0,5
Расход пара, т/ч 1,88
Расход электроэнергии, кВт • ч 21,6
Занимаемая площадь, м2 50,0
Масса оборудования линии, кг 5000
Линия переработки мелкоразмерных рыб (рис. 2) после испытаний в морских условиях была установлена на рыбозаводе о. Попова. Общая масса обору-
дования 6,4 т, площадь, занимаемая оборудованием, — 66 м2. П ри обработке рыб получается фарш, который соответствует требованиям стандарта "Фарш пищевой мороженый". Выход фарша — 16 % при производительности 1000 кг/ч по перерабатываемой рыбе. Утилизируемые отходы — 66 %.
Рис. 1. Линия получения мяса криля Н6-ИЛА: 1 — бункер; 2 — дозатор; 3 — конвейер инспекционный;4 — варильник; 5 — конвейер стечной; 6 — распределительное устройство; 7 — жёлоб; 8 — устройство шелушильное; 9 — ё мкость с эжектором; 10 — гидросепаратор Н; 11 — виброотделитель мелких включений; 12 — конвейер инспекционный; 13 — центрифуга
Fig. 1. Line for production of krill meat Н6-ИЛА: 1 — hopper; 2 — doser; 3 — inspection conveyer; 4 — cooker; 5 — flow conveyer; 6 — transfer apparatus; 7 — chute; 8 — peeler; 9 — tank with ejector; 10 — hydroseparator; 11 — vibroseparator of small inclusions; 12 — inspection conveyer; 13 — centrifuge
Рис. 2. Линия получения фарша из мелкоразмерных рыб методом дезинтеграции мышечной ткани: 1, 2, 3 — устройства для гидромеханической разделки; 4 — пресс шнековый для отделения воды из отходов; 5 — шне-ковый подъёмник разделанной рыбы; 6 — трёхкаскадный дезинтегратор; 7 — роторно-ситовой отделитель суспензии; 8 — загуститель суспензии; 9 — горизонтальная осадительная центрифуга
Fig. 2. Line of farce production from small sized fishes by the method of muscle tissue disintegration: 1, 2, 3 — apparatuses for hydrodynamic cutting; 4 — expeller for water separation from offal; 5 — auger-type elevator for dressed fish; 6 — three stage disintegration; 7 — rotorsieve separator of suspension; 8 — suspension thickener; 9 — horizontally mounted settling centrifuge
Предложенные способы гидромеханической обработки мелкоразмерных гид-робионтов позволяют организовать их крупномасштабную переработку как в судовых, так и в береговых условиях. На основе пищевых полуфабрикатов раз-
работай широкий ассортимент пищевых продуктов, включающий не только стерилизованные консервы, но и различные виды кулинарии.
Используя технические решения, заложенные в линиях (рис. 1 и 2), можно создать универсальную систему машин, позволяющую перерабатывать как маломерных рыб, так и ракообразных (криля).
Пути комплексного подхода к технологиям переработки вторичного сырья от разделки рыб разрабатывались в первую очередь для минтая, как основного объекта дальневосточного бассейна, при филетировании которого масса отходов превышает 70 % от сырья.
После исследования состава и свойств молок, перезрелой икры и кожи, составляющих 7-9 % массы минтая, способов заготовки, условий и сроков хранения был предложен набор технологий, позволяющий получать широкий ассортимент пищевой продукции. Эти технологии стали широко использоваться промышленностью, причем для этого не потребовалось создания специальных технических средств.
Более сложной оказалась проблема переработки печени. Несмотря на то что она имеет уникальный жировой состав и пригодна как для пищевых продуктов (например консервов), так и для вытопки жира, ее сбор на крупнотоннажных судах из-за трудоемкости процесса не проводится.
Нами была предложена (рис. 3) система гидромеханического отбора печени из внутренностей минтая с последующим выделением жира путем вытапливания и центрифугирования.
Рис. 3. Линия переработки печени минтая на крупнотоннажных судах: 1 — водяной эжектор; 2 — гидроциклон; 3 — инспекционный конвейер-водоотделитель; 4 — сборник печени; 5 — насос; 6 — жиротопное устройство; 7 — накопитель термо-обработанной печени; 8 — насос; 9 — горизонтальная осадительная центрифуга; 10 — накопительная емкость; 11 — насос; 12 — нутч-фильтр; 13 — емкость для сбора жира
Fig. 3. Line of Pollock liver processing on large-capacity vessels board: 1 — water ejector; 2 — hydrocyclone; 3 — inspection conveyer-water separator; 4 — liver receiver; 5 — pump; 6 — oil reduction installation; 7 — collector of heated liver; 8 — pump; 9 — horizontal sedimentation centrifuge; 10 — tank accumulation; 11 — pump; 12 — Nutsche filter; 13 — fat collection tank
Линия полностью механизированна и позволяет получать рыбный жир лечебно-профилактического назначения. Жир содержит до 1000 МЕ/г витамина А, доля эссенциальных эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот составляет до 16 % суммы жирных кислот.
Трудной для решения является проблема переработки отходов от разделки (особенно филе) минтая, так как их количество, особенно в период пиковых нагрузок, более чем в два раза превышает производительность судовых рыбо-мучных установок (РМУ).
После исследования процессов ферментолиза отходов микробиальными протеазами: протомегатерином, протакрином, протосубтилином и др., — их последующей инактивации, разделения продуктов ферментолиза и т.д. была предложена биотехнология производства кормовой муки. Она отличается сокращением продолжительности технологического процесса, снижением энергозатрат, улучшенными показателями продукции.
Первым шагом по внедрению этих исследований явилось создание проекта установки биотехнологической переработки отходов для получения кормовой муки (рис. 4) на основе модернизации жиромучной установки А1-ИЖР для судов типа БАТМ. Расчетная стоимость модернизации одной установки составит около 3 млн руб., стоимость судовой РМУ фирмы Баадер производительностью 70 т/сут по сырью — 1,2 млн евро.
Рис. 4. Рыбомучная установка А1-ИЖР, модернизированная под биотехнологию: 1 — система подачи ферментного препарата; 2 — бункер со шнековым дозатором; 3 — ферментёр, 4 — коагулятор; 5 — измельчитель; 6 — ё мкость для белковой массы; 7 — горизонтально-осади-тельная центрифуга; 8 — насос подачи суспензии в центрифугу; 9 — насос подачи белковой массы в сушилку
Fig. 4. Fish meal plant А1-ИЖР modernized for biotechnology: 1 — system of enzymatic preparation feed; 2 — bunker with metering screw conveyer; 3 — fermenter; 4 — coagulator; 5 — crusher; 6 — tank for protein mass; 7 — horizontal sedimentation centrifuge;
8 — pump for suspension transport to centrifuge;
9 — pump for protein mass transport to drier
Технические характеристики .модернизированной установка Производительность теоретическая по сырью, т/ сут 60-70
Принцип работы Непрерывного действия
Выход муки, % от массы сырья 17,0
Удельный расход пара, кг/т 350-400
Удельный расход морской воды, м3/ т, не более
холодной (забортной) 10,0-8,5
горячей 90 °С 0,5-0,3
Мощность установленного электрооборудования, кВт 107,9
Применение на крупнотоннажных судах рыбомучных установок, модернизированных под биотехнологию, позволит перерабатывать все отходы, включая мелкий минтай, и полностью ликвидировать выбросы. Ввод в эксплуатацию первой опытно-промышленной установки планируется на 2004-2005 гг.
Использование биотехнологии на жирных рыбах (анчоус, отходы от разделки сайры и др.) дает возможность значительно снизить содержание жира в муке.
В целом, организация комплексной переработки минтая на крупнотоннажных судах и береговых предприятиях по предлагаемой схеме (рис. 5) позволит при том же вылове увеличить выход товарной продукции на 13-16 % (пищевой — на 9-11 %), причем её стоимость возрастёт на 27-29 %.
МИНТАИ-СЫРЕЦ
Рис. 5. Схема комплексной безотходной технологии переработки минтая: |—| — технология внедрена или внедряется; — находится в стадии разработки
Fig. 5. Diagram of complex Pollock wasteless processing: □□ — technology is introduced or is being introduced; — at the stage of development
Кулинария детского питания
Минтай
морожен.
1 Г
Филе, фарш вторичной
заморозки
Головы, хребты, брюшина Соус на основе ферментл.
Жир лечебный пр офилактич еский
Кулинария из молок Мкики морожен. п/ ф
Соус на основе молок
Икра соленая «Сюрприз»
Икра морожен. перезрелая
Соус «Снежный»
Кожа минтая мороженная
Подводя итоги, можно отметить, что ТИНРО-центр располагает проверенными технологиями и разработанными техническими средствами для организации комплексной промышленной переработки невылавливаемых, мало вылавливаемых и традиционных гидробионтов на пищевые и кормовые продукты.
Литература
Кизеветтер И.В. Технологическая и химическая характеристика промысловых рыб тихоокеанского бассейна. — Владивосток: Дальиздат, 1971. — 298 с.
Леванидов И.П. Классификация рыб по содержанию в их мясе жира и белков // Рыб. хоз-во. — 1968. — № 10. — С. 64-66.
Одинцов А.Б., Рыбалкина Г.Н. Технохимический состав и технологические свойства некоторых мезопелагических рыб // Технология перспективных видов рыбопереработки. — Калининград: АтлантНИРО, 1984. — С. 3-8.
Одинцов А.Б., Перова Л.И., Тимонина Л.Г., Одинцова Т.Е. Технологические характеристики, пищевая ценность путассу и хека Северной Атлантики как сырья для производства белковых продуктов питания // Разработка технологии белковых продуктов из океанического сырья. — Калининград: АтлантНИРО, 1989. — С. 11-25.
Покровский А.А. О биологической и пищевой ценности продуктов питания // Вопр. питания. — 1975. — № 3. — С. 25-39.
