СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАТУРАЛЬНОЙ МИНЕРАЛЬНОЙ ПИЩЕВОЙ ДОБАВКИ
NATURAL MINERAL FOOD ADDITIVE PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к рыбной промышленности, точнее к технологии переработки вторичного рыбного сырья, а именно позвоночных костей рыб, с целью получения натуральной минеральной пищевой добавки.
Известен способ получения пищевой добавки (RU 2241347 С2, МПК 7 А23L 1/0562, А23L 1/325, А23L 1/30, опубл. 10.12.2004 г.) из коллагенсодержащего сырья от разделки гидробионтов путем подготовки сырья, температурной обработки и измельчения, предусматривающий использование в качестве коллагенсодержащего сырья чешую, кожу и кости, их смешивание в заданном соотношении, сушку или варку или замораживание и измельчение с получением целевого продукта.
Основным недостатком данного способа является наличие выраженного рыбного запаха полученной пищевой добавки, что значительно ограничивает область ее применения. Кроме того, существенным недостатком пищевой добавки является то, что она выдерживает недостаточно длительный срок хранения.
В качестве ближайшего аналога выбрана пищевая кальцийсодержащая добавка (RU 2270586 С2, МПК A23L 1/325, A23L 1/30, A23L 1/304, А23С 9/127, опубл. 27.02.2006 г.), в которой в качестве источника кальция используют гомогенизированный рыбобелковый концентрат, полученный из костных хребтов с прирезями мяса рыб океанических лососевых пород путем водного ферментирования при температуре 75-85°С и последующей сушки при температуре не выше 20°С. Высушенный материал гомогенизируют до мелкодисперсного порошка с гранулами не более 0,5 мм. Готовую пищевую добавку расфасовывают и отправляют на хранение. Срок хранения при температуре от 0 до -5°С один месяц.
Описанный способ позволяет получить добавку со слабо выраженным рыбным запахом за счет использования в качестве сырья только костных хребтов с прирезями мяса рыб. Но использование одного лишь процесса водного ферментирования не позволяет полностью очистить рыбные кости от мышечной ткани, что и объясняет присутствие рыбного запаха у конечного продукта и, как следствие, ограничивает его применение. Кроме этого, последующий процесс сушки костей осуществляется при температуре 12-17°С, которая является недостаточной для устранения всех вегетативных форм бактерий. Остаточная влажность продукта более 7% способствует их дальнейшему развитию, что приводит к сокращению длительности хранения пищевой добавки.
Изобретение решает задачу получения пищевой добавки с ослабленным рыбным запахом за счет улучшения очистки сырья, с удлиненным сроком хранения пищевой добавки за счет использования параметров сушки, исключающих сохранение вегетативных форм бактерий, с устранением нежелательного органолептического восприятия человеком добавки при введении ее в пищевые продукты за счет осуществления сверхтонкого измельчения подготовленного костного сырья.
Для достижения необходимого технического результата в известном способе получения натуральной минеральной пищевой добавки из позвоночных костей рыб, включающем очищение костного сырья от мышечной ткани, вакуумную сушку и измельчение, предлагается очищение костного сырья от мышечной ткани осуществлять в два этапа, сначала сырье подвергать варке до отделения мышечной ткани от костной, после чего костное сырье центрифугировать, сушку осуществлять до конечной влажности сырья 3-6% на абсолютно сухое вещество при давлении не более 2,5 кПа, а температуру теплоносителя, подаваемого в греющие плиты вакуумной сушильной установки, поддерживать в диапазоне 93-95°С, затем сырье подвергать сверхтонкому измельчению.
В применяемых в настоящее время способах переработки рыбного сырья позвоночные кости являются отходом. Принимая во внимание, что позвоночная кость в зависимости от вида рыбы составляет от 7 до 12% ее массы, то применение данного способа позволит значительно сократить объемы отходов переработки, используя их в качестве сырья для производства натурального пищевого продукта.
Известно, что костные ткани рыб обладают богатым спектром макро- и микроэлементов, таких как Са, Р, К, Na, Mn, Fe, Cu, Sn. По сравнению с мышечной тканью в костной ткани содержится в 6,2 раза больше кальция, в 8 раз больше магния, в 1,1 раза больше марганца [Безусов А.Т., Флауменбаум Б.Л., Добробабина Л.Б. Рыбная костная ткань как источник ценных бытовых и минеральных веществ. // Химические превращения пищевых параметров: Всесоюзная конференция. - Калининград: КГТУ. - 1991. - с.136; Палагина В.М., Волошина О.В., Набокова А.А. Продукты функционального питания на основе вторичного сырья рыбопереработки. // Рыбная промышленность. - 2005. - №1. - с.28-30]. Продукты с добавлением тонкоизмельченной костной ткани рыб рекомендованы для регионов, неблагоприятных по радиоактивным нуклидам, поскольку способствуют снижению дозы облучения костного мозга, уменьшают риск возникновения злокачественных опухолей и предотвращают образование метастазов уже развившихся опухолей и заболеваний костной и кроветворной систем [Грозовская В.А. Влияние кальция и фтора пищевого рациона на устойчивость к поражению гамма-лучами и 90-стронцием: Диссертация канд. биолог, наук. - М. - 1969. - 113 с.]. Помимо этого, измельченная костная ткань содействует усвоению фосфора и кальция, профилактике и лечению остеохондроза, кариеса, рахита.
Благодаря своим свойствам добавка костной муки в хлебопекарную пшеничную муку официально разрешена в Канаде, а в Англии пищевой костный фосфат вводят в состав детского питания, муки, сахара и прочих сыпучих материалов.
Органолептические показатели пищевой добавки, полученной предлагаемым способом с использованием сверхтонкого измельчения, позволяют обогащать минеральными компонентами, в том числе и сыпучие пищевые продукты, без ощутимого изменения их нативного вкуса, не сокращая длительности их хранения.
Описание примера осуществления способа получения пищевой добавки.
В качестве сырья для получения пищевой добавки используются позвоночные кости рыб, которые являются вторичным сырьем после операции филетирования. Позвоночные кости с прирезями мышечной ткани отбираются и подготавливаются по традиционной технологии. В случае использования отходов переработки крупных видов рыб сырье предварительно подвергается крупному дроблению до размера 50 мм.
У отобранного костного сырья сначала отделяют хвостовой плавник и очищают от оставшихся на костях прирезей мышечной ткани. Очистку проводят в два этапа. С целью разрушения структуры тканей и ослабления связей между белковыми и жировыми клетками на первом этапе сырье подвергают варке при температуре кипения в течение 8-10 минут. Время варки определено опытным путем и является достаточным, чтобы произошло отделение мышечной ткани от костной. На втором этапе костное сырье центрифугируют. Оптимальные параметры обработки подбираются опытным путем, но как показали эксперименты, осуществление центрифугирования в течение 2-3 минут при 3000-4500 об\мин является достаточным для полного очищения костной ткани.
Очищенное таким образом костное сырье предварительно измельчается до размеров 5-10 мм с целью ускорения сушки и направляется на сушку. Сушку проводят в вакуумной сушильной установке с кондуктивным подводом теплоты к продукту с рабочими параметрами: давление не более 2,5 кПа, температура теплоносителя, подаваемого в греющие плиты, 93-95°С, до конечной влажности готового продукта 3-6% на абсолютно сухое вещество.
Степень остаточной влажности готового продукта 3-6% на абсолютно сухое вещество определяет приобретение хрупкости, необходимой для достижения требуемой степени измельчения продукта. Указанные параметры сушильной установки являются оптимальными для интенсификации процесса и получения конечной требуемой влажности продукта и определены опытным путем.
Высушенный материал подвергается тонкому измельчению до размера частиц не более 0,4 мм и затем сверхтонкому измельчению до размера частиц не более 0,001 мм. Такой размер частиц позволяет устранить нежелательное органолептическое восприятие человеком добавки при введении ее в другие продукты или сырье. Полученная добавка далее отправляется на хранение.
Предложенный метод позволяет сохранять пищевую добавку в виде порошка без изменения ее свойств и риска порчи в течение 6 месяцев. Проведенные исследования показали, что санитарно-гигиенические и микробиологические показатели пищевой добавки при указанном сроке хранения сохраняются в норме. Также перед хранением возможно гранулирование или таблетирование порошка, что увеличивает срок хранения продукта за счет уменьшения площади окисления.
Поскольку в способе используется варка - термический процесс, дополнительно были проведены исследования по определению химического состава и содержания макро- и микроэлементов до и после варки (в испытательном центре АтлантНИРО г.Калининград).
Для испытаний были взяты образцы позвоночных костей с прирезями двух видов рыб: судака и трески. Данные виды рыбы были выбраны в виду их распространенности в обрабатывающей рыбной промышленности и различия в содержании жира: маложирная (треска) и жиросодержащая (судак).
Химический состав кости судака до и после варки приведен в таблице 1.
Химический состав кости трески приведен в таблице 2.
Из анализа данных табл. 1 и 2 видно, что осуществление варки не приводит к какому-либо существенному уменьшению количества макро- и микроэлементов, а следовательно, и к ухудшению качества сырья по сравнению с неотваренными образцами.
Натуральная минеральная пищевая добавка представляет собой порошок от белого до светло-бежевого цвета с нейтральным вкусом. Данные органолептические характеристики позволяют расширить сферу ее использования. Добавка может использоваться для обогащения продуктов питания белковыми и минеральными веществами.
Конкретный пример осуществления сушки
В качестве объекта исследования были взяты отварные рыбные кости без прирезей мышечной ткани трески и судака, подготовленные по методике, описанной в предлагаемом способе.
Вначале эксперимента измеряли начальную влажность продукта. Начальная влажность, отнесенная к сухой массе, трески - 135%, судака - 94,2%. Далее подготовленную кость равномерно раскладывали одинарным слоем на сетчатые поддоны, которые затем устанавливали в вакуумную камеру на греющие плиты. Установку герметично закрывали и запускали в работу. В конце процесса сушки замеряли конечную влажность продукта.
Полученные в ходе эксперимента данные приведены в табл.3.
Таблица 3
№ п/п
Температура тепло-носителя,°С
Давление внутри аппарата, кПа
Треска
Судак
Конечная влажность, %
τ, мин
Конечная влажность, %
τ, мин
1
90
1,6
10,3
165
8,9
155
2
90
2,0
7,3
185
6,6
170
3
90
2,5
8,4
200
6,5
180
4
93
1,6
8,9
170
5,7
170
5
93
2,0
3,1
185
4,4
185
6
93
2,5
4,3
205
4,3
190
7
95
1,6
4,7
185
3,9
150
8
95
2,0
3,9
195
3,1
160
9
95
2,5
6,6
215
3,1
170
10
95
3,0
9,0
245
4,0
200
Результаты опытов показали, что оптимальными параметрами сушки являются: давление до 2,5 кПа, температура теплоносителя, подаваемого в греющие плиты сушильной установки, 93-95°С. Поскольку при постоянной величине вакуума внутри сушильной камеры термовлагопроводность, как известно [Баранов В.В., Бражная И.Э., Гроховский В.А. Технология рыбы и рыбных продуктов: Под ред. А.М.Ершова. - СПб: ГИОРД. - 2006. - 944 с.], определяется молекулярной термодиффузией влаги за счет перемещения влаги из-за разной скорости молекул различно нагретых слоев продукта и капиллярной проводимости, возникающей из-за изменения капиллярного потенциала, при температуре теплоносителя, подаваемого в греющие плиты, ниже 93°С процесс сушки рыбной кости характеризуется низкой интенсивностью, что объясняется недостаточным потенциалом термовлагопроводности. Повышение температуры греющей плиты свыше 95°С также приводит к ухудшению условий сушки исследуемого объекта, так как перегрев его поверхностных слоев приводит к образованию «корки», препятствующей термовлагодиффузии. При повышении давления свыше 2,5 кПа наблюдается снижение скорости сушки, что снижает эффективность процесса.
Конкретный пример осуществления способа
В качестве сырья для получения пищевой добавки были взяты позвоночные кости трески с прирезями мышечных тканей в количестве 850 г.
После подготовки позвоночные кости подвергались варке в течение 8 минут при температуре кипения 100°С. Далее частично очищенные кости массой 280 г центрифугировали 3 минуты при скорости вращения 3000 об/мин. После операций отделения прирезей мышечной ткани от костных масса чистых позвоночных костей составила 220 г.
Очищенное сырье предварительно измельчили до размера 5 мм и заложили в камеру сушильной вакуумной установки. Сушку проводили с рабочими параметрами: давление 2,0 кПа, температура теплоносителя, подаваемого в греющие плиты, 93°С, температура конденсации водяных паров - 5°С в течение 155 минут. Остаточная влажность продукта составила 3%. Масса высушенного продукта составила 100 г.
Далее высушенный материал измельчили до размера частиц 0,4 мм, затем до размера частиц не более 0,001 мм и отправили на хранение.
Полученный продукт практически не имел рыбного запаха. Добавка была заложена на хранение на срок 6 месяцев, после чего добавка прошла санитарно-гигиеническую проверку. Показатели соответствовали санитарным нормам.