Обоснование параметров воздуха для сушки бурых водорослей

после измельчения и перемешивания с компонентами, внесенными согласно разработанной рецептуре, приобретают очень тонкий, нежный и приятный вкус и внешний вид, привлекательный для потребителя.

Для фасования используются полимерные банки вместимостью 100 см3. Такая тара удобна для потребителя, так как в ней хорошо просматривается содержимое, по которому потребитель может заранее оценить внешний вид и предполагаемое качество и вкусовые свойства продукции.

Разработанная технология универсальна. Она позволяет выпускать как полностью готовую к употреблению созревшую малосоленую продукцию, так и мороженый соленый полуфабрикат, направляемый на дальнейшую промышленную переработку для производства пресервов, копченой или сушеной рыбопродукции.

Предложенная технологическая схема позволяет сократить продолжительность технологического процесса, совместив операции замораживания и посола, получив при этом безопасную в са-нитарно-паразитологическом отношении деликатесную продукцию из гольцов. Кроме этого, низкотемпературный посол сделает возможным первичное консервирование гольцов в отдаленных районах Камчатки и доставку их к местам производства готовой продукции. Низкотемпературный посол позволит более эффективно использовать запасы гольцов, традиционно считающихся менее ценными рыбами по сравнению с тихоокеанскими лососевыми.

Литература

1. Технология продуктов из гидробионтов / С.А. Артюхова, В.Д. Богданов, В.М. Дацун, Э.Н. Ким, О.Я. Мезенова, С.А. Мижуева, А.Б. Одинцов, Т.М. Сафронова, Б.Н. Семенов, Т.Н. Слуцкая, В.П. Терещенко, В.И. Шендерюк; Под ред. Сафроновой Т.М. и Шендерюка В.И. -М.: Колос, 2001. - 496 с.

2. Буторина Т.Е. Эколого-фаунистический анализ паразитов гольцов рода Salvelinus (Salmoniformes:Salmonidae) Голарктики: Автореф. дис. ... докт. биол. наук. - Владивосток, 2009. - 18 с.

3. ГОСТ 7636-85. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа. Взамен ГОСТ 7636-55: Введ. 01.01.86. - М.: Изд-во стандартов. - 170 с.

4. Карманова И.В. О некоторых видах паразитов лососевых рыб Камчатки, потенциально опасных для здоровья человека // Вестник КамчатГТУ. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. - № 6 - С. 31-35.

5. Поздняков С.Е., Швидкий Г.В., Михайлов С.В. О распределении личинок нематод Anisakis simplex в рыбах с различным типом накопления депозитного жира // Паразитология. - 1998. -Т.32.- С. 368-371.

УДК 664.8.047:582.272

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА ДЛЯ СУШКИ БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ Е.Н. Горяка, Л.И. Балыкова, И.П. Сарайкина

Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: goryaka@mail.ru

Приведены результаты анализа различных способов переработки водорослей, определены их достоинства и недостатки. Разработан экспериментальный стенд сушильной установки на базе парокомпресси-онного теплового насоса. Обоснован выбор холодильного агента и параметры воздуха для сушки морской капусты с использованием теплового насоса.

Ключевые слова: бурые водоросли, сушка, сушильные установки, тепловой насос, оптимальные параметры воздуха, энергетическая эффективность.

Justification for air parameters for drying brown algae. E.N. Goryaka, L.I. Balykova, IP. Saraykina

Analysis results of various methods of processing algae are given; their strengths and weaknesses are identified. The test-bed of the dryer based on a vapor compression heat pump is designed. The choice of refrigerant and air parameters for drying seaweed using a heat pump is proved.

Key words: brown algae, drying, dryers, heat pump, optimum air parameters, energy efficiency.

Водоросли-макрофиты являются ценным сырьем для производства продуктов питания, лекарственных препаратов и биологически активных добавок.

В последнее время в Европе возросло использование водорослей в пищу. Так, например, во Франции 7 наименований водорослей (Laminaria japonica, L. angulata, L. digitata, Ascophyllum nodosum, Himanthalia elongate, Fucus vesicoulosus, Undaria pinnatifida) разрешены к употреблению в пищу наряду с обычными овощами. Их используют при производстве сыров, макаронных изделий, сухих супов, солений, бисквитов, напитков, десертов. На основе водорослей также готовят разнообразные соусы [1-3].

В Японии, Корее и Китае давно используют в пищу ламинариевые водоросли. Так, водоросль L. japonica является основным сырьем для приготовления сушеных продуктов «Kombu». В марихозяйствах Китая производится более 1 млн т L. japonica в год биологическим способом. Значительную ее часть экспортируют в Японию [4].

Препараты на основе водорослей используют для производства ассортимента хлебобулочных и кондитерских изделий, рекомендуемых как для лечебного диетического питания, так и для широких слоев населения. Данные препараты обладают хорошими желирующими свойствами и высокой влагопоглотительной способностью [5].

Ламинарию включают в рецептуры молочных продуктов. Предложена технология приготовления кисломолочных продуктов и мягкого сыра с ламинарией [6].

Бурые водоросли являются единственным источником получения альгинатов. Они содержат от 20 до 40% альгиновой кислоты, локализованной в межклеточных пространствах и являющейся структурным элементом клеточной стенки.

Известно, что альгинаты благодаря стабилизирующим свойствам используются при получении майонезов и соусов. При этом альгинат способствует образованию вязких растворов, уменьшая скорость расслоения эмульсий. Пасту из ламинарии в количестве 15-20% используют в качестве эмульгатора при получении водно-жировых эмульсий - соусов типа майонеза. Отмечена целесообразность сочетания водорослей с жирами и белками, а также участие ферментов водорослей в созревании соусов [7].

У берегов России в промысловых объемах произрастают бурые водоросли, которые можно добывать для употребления в пищевых целях. В настоящее время в пищу широко используют в основном L. japonica. Водоросли направляют на производство консервов, в состав которых включают другие компоненты, такие, как рыбу, моллюски, беспозвоночные, овощи, растительное масло, специи, а также соль и сахар [8, 9]. Для приготовления различных видов кулинарных блюд используют ламинарию в свежем, мороженом и сушеном виде.

Как известно, сырые бурые водоросли отличаются высоким содержанием влаги и растворимых форм белка, углеводов, минеральных веществ, что является субстратом для развития микроорганизмов и сокращает срок хранения и использования водорослей в пищевых целях.

Существуют три основных способа заготовки морских водорослей: охлаждение, замораживание и сушка.

Технологическая схема заготовки морских водорослей с помощью охлаждения предусматривает хранение водорослей в холодильной камере с температурой от 0 до минус 2°С в течение 7 сут.

Замораживание - широко распространяемый способ заготовки бурых водорослей [10]. Замороженные водоросли по своим качественным показателям максимально приближены к свежему продукту. Продолжительность хранения замороженных бурых водорослей при температуре минус 18°С составляет 9 мес. Для хранения и транспортировки водорослей необходимо обеспечивать стабильный температурный режим. Последнее достигается с помощью холодильных установок, что влечет за собой увеличение энергозатрат предприятия и, как следствие, рост себестоимости конечной продукции.

Известно, что сушка водорослей является сложным технологическим процессом, зависящим от ряда факторов: влагосодержания сырья, температуры, влажности воздуха [11, 12]. Для воз-

можного длительного хранения водорослей без снижения их качества необходимо сократить содержание в них влаги до 18-20%. Это обеспечивает замедление биохимических процессов, приостанавливает деятельность тканевых и бактериальных ферментов [13].

Самым древним и простым способом сушки морских водорослей является солнечная сушка на открытом воздухе. Продолжительность сушки при таком способе составляет 2 сут. Данный способ сушки, вследствие благоприятных климатических условий, получил широкое распространение в странах Азии. В районах Охотского и Берингова морей данный способ сушки не получил широкого распространения из-за резкого изменения погодных условий и небольшого количества солнечных дней в летне-осенний сезон. Так, для сушки 1 кг сырых слоевищ морской капусты требуется около 0,4 м2 территории. Данный способ сушки отличается большими трудозатратами.

Для сушки морских водорослей в слоевищах на судах и береговых перерабатывающих предприятиях используют сушильные установки камерного и туннельного типов [ 14, 15]. Слоевища водорослей вручную навешиваются на цепной транспортер. Водоросли последовательно с небольшой скоростью из зоны загрузки перемещаются в сушильную камеру, а затем в зону выгрузки. Опыт использования данных сушильных установок показал, что в камере сушки не обеспечивается равномерность системы воздухораспределения при низких скоростях сушки, связанных с малыми значениями коэффициентов теплоотдачи. В результате этого длительность сушки слоевищ составляет от 10 до 14 ч. Другим серьезным недостатком у данных установок является большие затраты ручного труда, повышенная металлоемкость и громоздкость конструкций сушилок.

Для сушки шинкованных водорослей используют барабанные, транспортерные и конвейерные сушилки [16], в которых предусматривается отвод влаги от ламинарии горячим воздухом с температурой около 140°С. Продолжительность сушки резко увеличивается, однако высокие температуры воздуха приводят к снижению качества готовой продукции. В первую очередь происходит снижение на 50% содержания альгинатов в готовой продукции по сравнению со свежим сырьем. По этой причине использование топочных газов с целью обработки сырья для получения лекарственных форм недопустимо.

Шинкованные водоросли обильно выделяют липкую слизь, в результате чего слипаются в комки или сплошную массу, что ведет к неравномерному распределению сырья на поверхности транспортных лент, а также уменьшается порозность водорослей для теплоносителя, что ухудшает условия для процесса сушки.

Хорошую эффективность сушки шинкованной морской капусты показали сушильные установки с взвешенно-закрученными потоками теплоносителя. Морская капуста, высушенная в данных сушильных установках, имеет хороший внешний вид и максимально сохраняет свой химический состав и физические свойства [17-21].

В табл. 1 представлены основные параметры воздуха для различных видов сушки ламинарии. Анализ данных табл. 1 показывает, что установки для сушки морских водорослей, как в слоевищах, так и шинкованных, имеют один общий недостаток - высокие энергетические затраты на технологический процесс сушки и отсутствие рекуперации теплоты отработанного теплоносителя.

Таблица 1

Основные параметры воздуха в различных сушильных установках

Рабочие параметры воздуха Максимальная температура продолжительности при сушке, X Расход услов-

Вид сушки t, Х а, м/с ф, % а, Вт/м2К Продолжительность сушки т, мин Влагосо-держание, W % ного топлива на тонну готовой продукции, т.у.т./т

Туннельные,

ленточные, конвейерные 50-90 2-4 15 30-35 600-840 16-20 40-90 1,8

сушилки

Барабанные сушилки 120-140 3-6 10 30-45 10-20 16 100-110 1

Сушилки с

взвешенно-закрученными 100 6-8 10 50-70 15 16 80 0,7

потоками

Одним из путей решения задачи снижения энергозатрат является использование пароком-прессионных тепловых насосов в сушильных установках для утилизации теплоты отработанного воздуха при одновременном его нагреве до требуемых параметров.

Несмотря на широкое распространение тепловых насосов, до сих пор не созданы специализированные промышленные сушильные установки с использованием парокомпрессионного теплового насоса, учитывающие специфику процессов сушки. Действующие сушилки выполнены на базе серийных холодильных машин (АИК-900А, АИК-1200А), что ограничивает область их применения. Это связано с тем, что холодильная машина используется для нагрева воды, необходимой для технологических нужд, за счет рекуперации теплоты отработанного воздуха.

Из вышеизложенного можно сделать вывод об актуальности исследований в области разработки и создания новых сушильных установок на базе парокомпрессионных насосов для сушки морских водорослей.

Нами был выполнен анализ производства и использования различных моделей одноступенчатых тепловых насосов с целью определения границ их использования. В настоящее время в качестве рабочих веществ в большинстве тепловых насосов могут использоваться Я22, R134a, R142, R404a, R407a. На рис. 1 представлены максимально допустимые температуры конденсации для различных холодильных агентов. Приведенные холодильные агенты имеют разные термодинамические характеристики, поэтому выбор одного из веществ зависит от конкретных условий эксплуатации теплового насоса.

о

го

0

1

ф

ч

I

о ^

го

н

го ф

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

2 3

5

1 4

Рис. 1. Максимально допустимые температуры конденсации для различных холодильных агентов: 1 -R22, 2 -R134a, 3 -R142, 4 -R404a, 5 R - 407a

Анализ компрессорного оборудования различных производителей позволяет установить максимально допустимые температуры конденсации для различных холодильных агентов. Как видно их рис. 1, максимально допустимые температуры конденсации при работе теплового насоса находятся в интервале от 60°С до 80°С в зависимости от вида холодильного агента.

Учитывая, что температура сушильного агента является одним из важных параметров, влияющих на интенсивность сушки различной продукции, при использовании теплового насоса для нагрева воздуха при температуре конденсации 75°С можно получить воздух с температурой около 60°С.

С целью разработки и создания новых сушильных установок на базе парокомпрессионных насосов для сушки морских водорослей на кафедре «Холодильные и энергетические установки» КамчатГТУ был разработан и смонтирован экспериментальный стенд сушильной установки. Принципиальная схема стенда приведена на рис. 2.

Известно, что для сушки ламинарии температура сушильного агента должна быть не менее 80°С. При использовании парокомпрессионного теплового насоса достижение заданных температур воздуха можно осуществлять за счет дополнительного его подогрева. В табл. 2 представлены результаты расчетов по дополнительному расходу тепла в сушильной установке с тепловым насосом.

J?£L

Рис. 2. Принципиальная схема экспериментального стенда и схема размещения датчиков давления, температуры, влажности и скорости воздуха, расхода воды,

тензодатчиков, приборов защиты и регулирования экспериментального стенда: I, II - компрессор; III - конденсатор водяной; IV- расширительный бак; V- бак-аккумулятор; VI - насос циркуляционный; VII - электрокапорифер; VIII - сушильная камера; IY-кпети с продукцией; Л' — воздушный конденсатор; XI— вентилятор; XII- воздушный испаритель; XIII- кондесатоотводчик; XIV- смотровое стекло; XI''— фильтр-осушитель; XVI - линейный ресивер; PD - двухблочное реле давления; NS - частотный регулятор; РЕ - датчик давления; ТЕ - датчик температуры; PI - манометр; GE - расходомер; МЕ— датчик влажности воздуха; BV- датчик скорости потока; DE - измеритель массы; К1 ...К1 б - запорные вентили; РД1 -регулятор давления «до себя»; ТРВ1 - электронный расширительный кпапан; 1, 10, 12, 36 - датчики давпения холодильного агента; 2, 9, 11, 36 - датчики температуры холодильного агента; 3, 8-манометры холодильного агента; 14, 15 - температура воды; 13 -расход воды и тепловой энергии; 16, 18, 22, 25, 28, 31, 33 - температура воздуха по сухому термометру; 17, 19, 21, 24, 27, 32, 35 - влажность воздуха; 23, 26, 30 - температура продукта; 4, 5 - защита компрессора по низкому давлению всасывания и по высокому давлению нагнетания; 30 - измерение массы продукта; 6, 7 -регулирование частоты тока электропривода компрессора; 34 -регулирование частоты тока электропривода вентилятора

Таблица 2

Энергетический анализ сушильной установки на базе теплового насоса для сушки ламинарии с использованием различных холодильных агентов

Расход тепла Расход тепла Общее количество

Холодильный на нагрев воздуха на нагрев воздуха теплоты на нагрев Температура Экономия

агент в ТН, на 1 кг в калорифере, воздуха, на 1 кг кон-ции, °C энергии, %

продукта, кВт на 1 кг продукта, кВт продукта, кВт

R22 2,9 4,1 7 60 41

R134a 4,7 2,3 7 75 67

R142 5,3 1,7 7 80 75

R404а 2,9 4,1 7 60 41

R407a 3,8 3,2 7 67 54

Анализ данных табл. 2 показывает, что использование теплового насоса в технологии сушки ламинарии позволяет получить экономию тепловой энергии от 41% до 75%. Теоретические данные были проверены на экспериментальном стенде сушильной установки, на базе теплового насоса, в котором в качестве рабочего вещества использовался R22. В результате проведенных исследований экономия тепловой энергии составляет 37%. Для холодильного агента R134a экономия энергии составляет 67%.

Экспериментальные данные хорошо согласуются с аналитическими исследованиями по экономической эффективности использования тепловых насосов в технологиях сушки морских водорослей.

Анализ стоимости и термодинамических характеристик холодильных агентов показывает, что перспективным рабочим веществом для использования в тепловом насосе для сушки ламинарии является R134a.

Литература

1. Алексеев Г.В., Липатов И.Б. Использование альгинатов в производстве бисквитных полуфабрикатов лечебно-профилактического назначения // VII Всерос. конгресс «Политика здорового питания в России». - М., 2003. - С. 31-32.

2. Воронова Ю.Г. Морские водоросли в пищевых продуктах // Food (производство продуктов питания). - 1993. - № 1. - Ноябрь. - С. 63-64.

3. Ковалев Е.А., Вишневский Т.И., Подкорытова А.В. Разработка технологии вкусовой быстрорастворимой приправы из Laminaria Japonica // Известия - ТИНРО «Химия и технология обработки гидробионтов». Т. 125. - Владивосток, 1997. - С. 462-467.

4. Антонов В.Г. Пищевое использование морских водорослей в Японии // Экспресс-информация. Сер. Обработка рыбы и морепродуктов. - 1990. - Вып. 5. - С. 25-27.

5. Новый препарат из морской капусты / Л.Ю. Саватаева, Н.М. Белецкая, Л.Н. Пашенцева, Л.И. Линке // III Междунар. симпоз. «Экология человека: проблемы и состояние лечебно-профилактического питания», 26-30 сентября, 1994; Тез. докл., ч. 2. - М.,1994. - С. 223-225.

6. Коваль П.В., Загородная Г.И., Шульгина Ю.П. Йодсодержащие напитки с добавками из ламинарии японской // О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года: Тез. докл. науч.-практ. конф. 24-25 ноября 2004 г. - М., 2004. -С.191-203.

7. Богданов В.Д., Головенец В.А., Москаленко Т.М. Свойства соусов типа майонез при хранении // Пищ. пром-сть. - 1990. - № 7. - С. 55-56.

8. Технология переработки рыбы и морепродуктов: Учеб. пособие / Г.И. Касьянов, Е.Е. Иванова, А.Б. Одинцов, Н.А. Студенцова, М.В. Шалак. - Ростов-на-Дону: Издательский центр «Март», 2001. - 416 с.

9. Андрусенко П.И., Лысцева А.С., Попов Н.И. Технология рыбных продуктов. - М.: ВО Агропромиздат, 1989. - 164 с.

10. Константинов Л.И. Холодильная технология рыбных продуктов. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. - 420 с.

11. Гинзбург А.С. Технология сушки пищевых продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1976. -346 с.

12. Сажин Б.С. Основы техники сушки. - М.: Химия, 1984. - 320 с.

13. Пружинин Н.В. Современная технология обработки морских водорослей. - М.: ЦНИИ-ТЭИРХ, 1982. - 80 с.

14. Автономная опытно-промышленная установка для сушки шинкованной морской капусты в кипящем слое. Отчет по теме №130/83-85. Руководитель Ю.П. Маслюков / Дальрыбвтуз. -Владивосток, 1983. - 45 с.

15. Цапко А.С. Механизация добычи и первичная переработка морских водорослей. - М.: Пищевая пром-сть, 1968. - 160 с.

16. Оборудование для обработки морепродуктов / С.Е. Губась, И.Е. Зинина, В.И Мейта, Л.М. Попов. - М.: Пищевая пром-сть, 1977. - 142 с.

17. А.с. 1097877 (СССР). Способ сушки пищевых продуктов / А.Н. Доронин, В.И. Погонец, Е.А. Супрунова, Ю.П. Маслова. Опубл. в Б.И., 1984, № 22.

18. А.с. 1262239 (СССР). Установка для сушки материалов в кипящем слое / А.Н. Доронин, В.И. Погонец, А.А. Тушко. Опубл. в Б.И., 1986, № 37.

19. А.с. 1598588 (СССР). Сушилка кипящего слоя / А.Н. Доронин, В.И. Погонец. Опубл. в Б.И., 1990, № 13.

20. Погонец В.И. К вопросу по определению расхода теплоносителя при сушке шинкованных морепродуктов во взвешенно-закрученных потоках // Рыбохозяйственные исследования мирового океана: Тр. Междунар. науч. конф. Т. II, Владивосток, 1999. - С. 74-75.

21. Погонец В.И. Сушка морепродуктов во взвешенно-закрученных потоках. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2000. - 193 с.

УДК 594.1:591.51

ПЕРВЫЕ ЗАПИСИ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ ИСЛАНДСКОГО ГРЕБЕШКА CHLAMYS ISLÁNDICA И МОДИОЛУСА MODIOLUS MODIOL US

А.В. Гудимов

Мурманский морской биологический институт КНЦРАН, Мурманск,183010

gudimov@mmbi.info

Первые записи поведенческих реакций исландского гребешка Chlamys islandica и модиолуса Modiolus modiolus по движениям их створок получены в 1987 г. на Баренцевом море (губа Дальняя Зеленецкая). Впервые определены элементарные акты и количественные параметры поведения этих видов. Обнаружено, что в нормальных условиях модиолус и гребешок практически все время открыты, но никогда не держат створки полностью открытыми или закрытыми, в их поведении не наблюдается устойчивого медленного ритма с четким чередованием фаз активности и покоя. Экспериментально установлено, что характер поведения моллюсков (pattern) в значительной мере определяется условиями среды, особенно влиянием загрязнения. Проведенные исследования поведения моллюсков в нормальных условиях послужат базой для изучения их применения в качестве биосенсоров состояния водной среды.

Ключевые слова: движения створок, исландский гребешок, модиолус, поведенческие реакции, параметры, элементарные акты, биосенсоры, биомониторинг.

The first records of behavioral responses of the bivalves, Icelandic scallop Chlamys islandica and horse mussel Modiolus modiolus. A.V. Gudimov

The first behavior records as the shell gaping in Icelandic scallop Chlamys islandica and horse mussel Modiolus modiolus were made in 1987 on the Barents Sea (Dal'niaya Zelenetskaya Bay). There were first defined the elementary acts and the quantitative parameters of the behavior of these species. It was revealed that in normal natural conditions the horse mussel and scallop were always open, but never kept their valves fully opened or closed; in the behavior of the species was not observed steady slow rhythm with a clear alternation of phases activity and quiescence. It was established experimentally that the patterns of molluscs behavior were largely determined by environmental conditions, particularly the effects of pollution. The studies of the molluscs behavior under normal conditions are the basis to explore their use as biosensors of the aquatic environment.