CC BY
30
ТЕХНОЛОГИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
УДК 664.97
В. Д. Богданов, А. А. Симдянкин, А. В. Назаренко
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет,
690087, г. Владивосток, ул. Луговая, 52б
ОБОСНОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ТРЕПАНГА ПЕРЕД КРИОИЗМЕЛЬЧЕНИЕМ
Работа была выполнена с целью обосновать температуру замораживания трепанга перед его криоизмельчением. Определена оптимальная температура замораживания трепанга при измельчении, которая равна -30 °С. Рекомендуется при данной температуре использовать режущую деформацию, а при температурах ниже - молотковые и шаровые дробилки с ударной деформацией. Выведена математическая зависимость, описывающая взаимосвязь эквивалентного диаметра частиц замороженного трепанга после измельчения и температуры замораживания.
Ключевые слова: трепанг, температура замораживания, криоизмельчение, размер частиц, режущая деформация.
V.D. Bogdanov, A.A. Simdiankin, A.V. Nazarenko RATIONALE FOR FREEZING TEMPERATURE BEFORE CRYOMILLING
OF SEA CUCUMBER
The work was done with the purpose to justify ^ freezing temperature of sea cucumber in ^ front of his cry-omilling. The optimal freezing temperature of sea cucumber during grinding, which is equal to -30°C. It is recommended to use at a given temperature deformation of the cutting, and at lower temperatures hammer crushers and ball impact deformation. We derive a mathematical relationship describing the relationship of the equivalent diameter of the particles after grinding the ^ frozen sea cucumber and ^ freezing temperature.
Key word: sea cucumber, freezing temperature, cryomilling, particle size, cutting deformation.
При переработке трепанга важным является сохранение в нем максимального количества полезных веществ. Для этого нами предложена технология получения сухого концентрата из трепанга. Данная технология основана на принципах криообработки. Важным процессом при получении сухого концентрата трепанга является замораживание. Замораживание в данном случае выполняет не только функцию консервирования, но и подготавливает сырье к последующему за ним процессу криоизмельчения.
Целью данной работы является обоснование температуры замораживания трепанга перед криоизмельчением.
Объектом исследования является дальневосточный трепанг, относящийся к типу иглокожих, классу голотурий. Благодаря своему уникальному химическому составу трепанг обладает противогрибковым, омолаживающими и продлевающими человеческую жизнь свойствами, за что получил название «морской женьшень». Биологически активными химическими соединениями, содержащимися в трепанге, являются белки, тритерпеновые гликозиды, гексозамины,
липиды и минеральные вещества, которые действуют раздельно или в комплексе, обеспечивая высокую фармакологическую ценность получаемого из него концентрата [1, 2].
При подготовке продукта к криоизмельчению одинаковые по размеру и массе экземпляры свежевыловленного трепанга замораживались до различной конечной температуры. Образцы замораживались в морозильной камере, оборудованной холодильной установкой АМЕ-Ь-3х2ЕС2 на базе трех полугерметичных поршневых компрессоров 2ЕС-22-40С фирмы Bitzer. Измерение температуры осуществлялось с помощью датчиков WT-1, WT-5 с диапазоном -70...300 °С с точностью измерения ±0,1 °С [3]. Измельчение производилось с помощью центробежной дробилки с двухлезвийным ножом, частота вращения ножевого вала 130 с-1, 166 с-1, 193 с-1, 207 с-1, продолжительность по 8 с.
Для построения графиков использована программа CurveExpert 1.4, для аппроксимации кривых с выводом формул использовалась программа CurveExpert Professional 2.3.
Цель замораживания - сохранение всей массы продукта и всех биологически активных веществ, а также подготовка к измельчению и последующему обезвоживанию. Основным критерием выбора температуры замораживания является размер частиц замороженного продукта после измельчения.
Для обоснования выбора температуры замораживания трепанг замораживали в морозильной камере с воздушным охлаждением до следующих температур -5; -10; -15; -20; -25; -30 °С. Кривые замораживания представлены на рис. 1.
На рис. 1 видно, что замораживание в камере с воздушным охлаждением имеет небольшую скорость. Известно, что при таком замораживании образуются крупные кристаллы льда, способствующие разрушению молекулярной структуры, что позволит при сублимационной сушке удалить не только свободную, но и связанную воду.[4]
Рис. 1. Кривые изменения температуры в середине тушки трепанга в зависимости от времени замораживания: 1- замораживание до температуры -30 °С; 2 - замораживание до температуры -25 °С; 3 - замораживание до температуры -20 °С; 4 - замораживание до температуры -15 °С;
5 -замораживание до температуры -10 °С; 6 - замораживание до температуры -5 °С Fig. 1. The curves of temperature change in the of the sea cucumber carcass depending on the time of freezing: 1 - freezing to a temperature of -30 °C; 2 - freezing to a temperature of -25 °C; 3 - freezing to a temperature of -20 °C; 4 - freezing to a temperature of -15 °C; 5 - freezing to a temperature of -10 °C;
6 - freezing to a temperature of -5 °C
Мороженое сырье измельчали с целью подготовки материала для последующего обезвоживания и придания порошкообразного состояния сухому концентрату голотурий. Высокая степень измельчения сырья значительно сокращает продолжительность сушки. Этот фактор используется в распылительных и гелиосушилках, где хорошо измельченный материал высушивается за сравнительно непродолжительное время [4]. При тонком измельчении также имеет место частичное разрушение клеточной структуры материала. Тонкое измельчение оказывает денатурационное действие на белок, что способствует лучшему его усвоению организмом человека.
Эффективность процесса измельчения характеризуется рядом показателей: изменением дисперсности; степенью измельчения (отношение среднего размера кусков (зерен) исходного материала к среднему размеру кусков (зерен, частиц) измельченного продукта); удельными энергетическими затратами (в кВт-ч на 1 т продукта). Главные характеристики продукта измельчения - гранулометрический состав (в %) и удельная поверхность (в см2/г). Проводилось исследование влияния температуры замороженного трепанга на размеры частиц после его измельчения с использованием режущей деформации. Мороженые образцы измельченного трепанга подвергали сублимационной сушке в течение 16 ч и определяли в них содержание воды. Данные исследований приведены в таблице.
Зависимость размера частиц измельченного трепанга от температуры замораживания The dependence of the particle size of the crushed sea cucumber from the freezing temperature
Температура в центре образца, °С Размер частиц, мм Содержание воды после сушки, %
-5 3-10 4,5
-10 1-7 3,9
-15 1-5 -
-20 0,7-3 3,5
-25 0,5-2 -
-30 0,01-1,0 2,7
-35 5-7 4,7
По результатам экспериментов можно сделать вывод, что чем ниже температура замораживания трепанга, тем меньше его частицы после измельчения. При использовании устройств с режущей деформацией рациональная температура замораживания трепанга и его измельчения -30 °С. При данной температуре получается смесь из мышечной ткани трепанга и кристаллов льда с размером частиц от 0,01 до 1 мм. При более высоких температурах замораживания имеют место частицы с более крупными размерами - от 0,5 до 10 мм. При температурах ниже -30 °С использование режущей деформации при измельчении мало эффективно, так как в получаемой смеси наблюдаются частицы с довольно крупными размерами (5-7 мм). Известно, что материалы биологического происхождения глубокого замораживания измельчают в молотковых и шаровых дробилках, где используется ударная деформация [5,6]. При измельчении ударной деформацией необходим постоянный подвод жидкого азота для поддержания низкой температуры измельчаемого сырья.
Степень измельчения материала оказывает влияние на условия его сублимационной сушки. Как следует из данных таблицы, чем выше степень измельчения трепанга, тем меньше содержание в нем воды после сушки. Так, образец трепанга, измельченного при температуре -30 °С до размеров частиц 0,01-1,0 мм имеет после сушки самую низкую влажность -
2,7 %, в то время как влажность образца, измельченного при температуре -5 °С составляет 4,5 %. Так как условия сушки образцов были совершенно одинаковы, то из полученных результатов экспериментов следует, что чем выше степень дисперсности материала, тем эффективнее процесс его обезвоживания в условиях сублимационной сушки.
Для математической обработки полученных экспериментальных данных на рис. 2 показан график зависимости изменения размера частиц от температуры замораживания.
Е 5
=Г
I / CL
и |
Температура
Рис. 2. Зависимость размера частиц от температуры замораживания Fig. 2. Dependence of the particle size of the freezing temperature
Аппроксимируя кривую (рис. 2) с помощью программы CurveExpert Professional 2.3, получаем формулу
d = -7,9-10-6 • t5 - 6,994-10-4 • t4 -2,33 -10-2 • t3 - 0,357• t2 -2,377 • t-3,971,
где d — эквивалентный диаметр частиц замороженного трепанга после измельчения;
t — температура замораживания трепанга перед измельчением.
Данная формула может быть использована для расчета эквивалентного диаметра частиц после измельчения замороженного трепанга в зависимости от температуры его замораживания в интервале температур от —35 °С до —5 °С с коэффициентом корреляции 0,99.
Выводы
Определена оптимальная температура замораживания трепанга при измельчении, которая равна -30 °С. Рекомендуется при данной температуре использовать режущую деформацию, а при температурах ниже - молотковые и шаровые дробилки с ударной деформацией.
Выведена математическая зависимость, описывающая взаимосвязь эквивалентного диаметра частиц замороженного трепанга после измельчения и температуры замораживания.
Список литературы
1. Левин, С.В. Дальневосточный трепанг: биология, промысел, воспроизводство / С.В. Левин. - СПб.: Голанд, 2000. - 200 с.
2. Аюшин, Н.Б. Химический состав и содержание биологически активных веществ в мышечной ткани трепанга / Н.Б. Аюшин, А.Г. Ким, Т.Н. Слуцкая // Пищ. технология. - 2014. - № 4 (340). - С. 35-37.
3. Богданов, В.Д. Криотехнология сухого пищевого концентрата из голотурий / В.Д. Богданов, А.В. Назаренко, А.А. Симдянкин // Науч. тр. Дальрыбвтуза. - Владивосток: Даль-рыбвтуз, 2016. - № 38. - С. 64-68.
4. Рысакова, К.С. Влияние способа сушки на свойства ферментного препарата из гепато-панкреаса камчатского краба (РагаН1;коёе8сат18ска1;юш) / К.С. Рысакова, И.И. Лыжов, В.А. Мухин, В.Ю. Новиков // Рыб. хоз-во. - 2007 - № 3. - С. 103-105.
5. Фатыхов, Ю.А. Криоразделение сырья биологического происхождения / Ю.А. Фаты-хов, Б.С. Бабакин. - Калининград: КГТУ, 2003. - 266 с.
6. Пат. 2399296 Российская Федерация, МПК Л23Ы/00, Л23Ы/30. Способ получения биокорректоров из натурального сырья / Груздева А.Е. (ЯИ), заявитель и патентообладатель ООО «ГРАНДЭ» (ЯИ) - заявл. 27.03.2009; опубл. 20.09.10. - 7 с.
Сведения об авторах: Богданов Валерий Дмитриевич, доктор технических наук, профессор, е-таП: [email protected];
Симдянкин Андрей Андреевич, старший преподаватель, е-таП: [email protected];
Назаренко Антон Валерьевич, старший преподаватель, е-таП: [email protected].
