Технология переработки пищевой добавки
Внедрение научных открытий в производство — это залог экономической эффективности любого бизнеса. Применение инноваций зачастую способствует интенсификации технологических процессов, повышению эффективности и улучшению качества готовой продукции, а также более рациональному использованию сырья. Приведем краткий обзор новейших технологий, применяющихся в настоящее время в пищевой индустрии.
Научные достижения физики и химии в пищевой технологии
Прогрессивные разработки в области электротехники, химии, физики и биологии находят широкое практическое применение в производстве и хранении мясопродуктов, молочных и кондитерских изделий, полуфабрикатов, фруктов, овощей и сыпучих продуктов. Примером может служить процесс
искусственного копчения
. Данная пищевая технология была разработана в качестве альтернативы классическому дымовому копчению и позволила существенно сократить временные и материальные затраты на подготовку продуктов по данному методу. Коптильные жидкости добавляются со специями непосредственно в мясное сырье. Ускорение процесса пропитывания последнего достигается путем воздействия на продукт электрического поля. Таким образом период «копчения» мясопродуктов сокращается от нескольких суток всего до 4–6 минут.
Еще один метод — обработка радиоактивным излучением, или
радуризация
, — используется в пищевом производстве для уничтожения патогенных бактерий, задержки созревания плодов и замедления прорастания некоторых овощей. Обработка продуктов методом радиации широко используется при вялении и сушке, например, специй. Облучение оказывает эффект, аналогичный любой другой термической обработке, не изменяя внешнего вида и вкусовых качеств продукта и увеличивая срок хранения. Что особенно важно, многочисленные международные исследования, проводимые ВОЗ и ООН, не выявили неблагоприятного воздействия данной технологии на организм человека.
УФ-обработка
— пищевая технология, которая широко применяется для обеззараживания молочных изделий, воды и сыпучих продуктов. Ультрафиолет уничтожает все известные микроорганизмы, которые могут приводить к порче продуктов, включая бактерии, вирусы, дрожжи и плесень, и не вредит окружающей среде. В отличие от воздействия химических реагентов, УФ-излучение не вызывает образования токсинов и не изменяет химического состава продуктов.
Это интересно!
Наиболее ярко бактерицидный эффект ультрафиолета проявляется при длине волны 265 нм: УФ-лучи убивают микроорганизмы, проникая через их клеточные мембраны и повреждая ДНК. Последние испытания, проведенные на сыродельном заводе в Нидерландах, показали, что УФ-обработка уменьшает содержание термофильных бактерий на 99,3%, а бактериофагов — на 99,999%.
ИК-нагрев
(нагрев продуктов с помощью инфракрасного излучения) используется в пищевом производстве для выпечки, сушки, обжарки, копчения и стимуляции биохимических процессов. В частности, инфракрасная сушка позволяет практически полностью сохранить витамины и биологически активные вещества (порядка 80–90%), а также естественный цвет и вкус продуктов. Данный метод предоставляет возможность выпускать продукты, не содержащие консервантов и других химических веществ. При последующем замачивании высушенные продукты восстанавливают все свои натуральные органолептические, физические и химические свойства.
Диэлектрический нагрев
— метод нагрева переменным электрическим полем. В пищевом производстве используется сверхчастотный (СВЧ) нагрев, имеющий ряд преимуществ перед традиционными методами термической обработки:
- высокая скорость нагрева;
- сохранение витаминов и других полезных веществ продуктов;
- экономичность процесса;
- возможность создания температурной неравномерности.
Применение СВЧ-нагрева позволяет добиться почти полного извлечения масел из растительного сырья, а также сохранить их пищевую и биологическую ценность. В хлебопекарной и кондитерской промышленности СВЧ-обработка широко применяется для обеззараживания и улучшения пищевой ценности зерна. Кроме того, диэлектрический нагрев применяется для процессов размораживания, варки, выпечки, обеззараживания и экстрагирования.
Индукционный нагрев
используется для продуктов с повышенной влажностью. Реализуется с помощью внешнего переменного магнитного поля. Электромагнитная энергия рассеивается в объеме продукта, вызывая нагрев. Индукционные установки пока еще не получили широкого распространения на российских предприятиях, однако данная пищевая технология обладает значительными экономическими возможностями для успешного применения в будущем.
Криозаморозка
— один из современных способов сохранения продуктов питания. Данный метод заморозки осуществляется посредством использования криогенных газов в жидкой фазе — жидкий азот и углекислота. Преимущество технологии заключается в том, что во время процесса заморозки температура в камере мгновенно достигает -70 °С, благодаря чему не происходит разрушения межклеточной структуры продукта и, соответственно, ухудшения его вкусовых качеств. Второе преимущество — скорость процесса, которая дает минимальные изменения веса и внешнего вида продукта. Наконец, благодаря «шоковой» заморозке срок хранения продуктов значительно возрастает.
Производство пищевых продуктов с использованием крови, костей и субпродуктов
В пищевой индустрии любые отходы находят дальнейшее применение. Например, жидкое, мягкое и твердое сырье, полученное после убоя скота, широко используется в пищевом производстве. Кровь после специальной обработки применяется для производства колбасных изделий, гематогена. Жидкую пищевую сыворотку и плазму добавляют в вареные колбасы, рубленые полуфабрикаты и диетические продукты вместо мясного сырья. Высушенные белки сыворотки используются в качестве заменителя яичного белка в кондитерской и хлебобулочной промышленности. Костное сырье превращается в костную муку, которая также используется при производстве колбас и фарша. Аналогичным образом поступают с мягкими отходами — обрезки кожи, шкуры, сухожилия, уши, половые органы, кишки и другие субпродукты составляют основу фарша наравне с соевой мукой.
Применение данных технологий в пищевом производстве экономически обосновано. Использование пищевой цельной крови позволяет получить колоссальную экономию: например, замена 1 т говяжьего мяса цельной кровью экономит 150–180 тысяч рублей. Кроме того, повсеместное использование субпродуктов позволяет производить дополнительно тысячи тонн мясных продуктов и фарша, что значительно увеличивает потребление населением животных белков, так как кровь по количеству протеинов, соотношению аминокислот и степени усвояемости (95–98%) является высокоценным сырьем.
Ферменты и микробы в пищевой индустрии
Распространенной технологией в пищевом производстве является использование определенных видов микрофлоры при изготовлении ветчинных изделий и окороков. Специальные бактерии, выращенные в лабораторных условиях, участвуют в формировании вкуса и запаха, ускоряют ферментативные процессы, задерживают развитие патогенных микроорганизмов. Используемые бактерии главным образом принадлежат к группе молочнокислых бактерий и являются не только безвредными для человека, но даже полезными, так как стимулируют работу пищеварительной системы.
Ферменты, как и бактерии, играют двоякую роль в мясном производстве. Деятельность определенных видов ферментов необходимо подавлять во избежание развития гнилостных процессов, полезные же ферменты помогают улучшать консистенцию мяса, а также вкус, запах и перевариваемость продуктов. Ферменты применяются в виде порошка или раствора в основном при производстве окороков, полуфабрикатов и сублимированного мяса.
Применение пищевых волокон
Пищевые волокна широко используются в производстве продуктов питания в качестве добавок, изменяющих структуру и химические свойства пищевых продуктов. Плюс добавки заключается в том, что сами по себе пищевые волокна способны оказывать благоприятное воздействие на организм человека. Пищевое волокно — это съедобные части растений, устойчивые к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом кишечнике. Использование пищевых волокон в пищевой промышленности позволяет без вреда, а иногда и с пользой для человека увеличить выход готового продукта и снизить его себестоимость. Например, пектин применяется в изготовлении мармелада, желе, конфитюров; гуммиарабик — в производстве эмульсий для напитков. Целлюлозу применяют в производстве хлебобулочных изделий, замороженных полуфабрикатов, экструдированных продуктов и макаронных изделий. Камедь используется для получения йогуртов и мороженного. Также широко применяются коммерческие препараты полисахаридов, полученные из красных и бурых морских водорослей, — альгинаты, каррагинаны и агароиды. В мире пищевые волокна применяются очень широко, однако в России их производство пока развито недостаточно.
Использование синтетических добавок
Синтетическими пищевыми добавками уже давно никого не удивишь — разнообразные ароматизаторы, красители, загустители, консерванты используются повсеместно в пищевом производстве и практически ни одна этикетка не обходится без них. Сегодня принято пугать потребителей наличием синтетических веществ, однако прежде чем поддаваться панике, необходимо разобраться, какие именно из добавок являются безвредными, какие могут использоваться в ограниченных количествах, а какие — нанести вред здоровью. Например, существуют натуральные красители, которые вырабатываются методом экстрагирования из фруктов и овощей, они являются безопасными. К относительно безопасным консервантам можно отнести сорбиновую кислоту, сорбат калия и сорбат кальция.
Что касается опасных добавок, то самыми нежелательными являются различные консерванты — нитриты и нитраты, без которых невозможно представить себе ни одно колбасное изделие. Также рекомендуется с осторожностью употреблять продукты, содержащие бензоат натрия (может приводить к нарушениям в обмене веществ и вызывать рак), подсластитель аспартам (способен вызывать мигрень, сыпь и ухудшение мозговой деятельности), усилитель вкуса глутамат натрия (приводит к отравлению при передозировках).
Особенности современного производства пищевой упаковки
Упаковочная индустрия является незаменимым элементом пищевого производства. Современные пищевые упаковки позволяют существенно увеличивать срок хранения продуктов, сберегая их вкусовые качества и внешний вид. На сегодняшний день выделяют три ключевых метода упаковки пищевых продуктов:
-
Вакуумизация.
Данная технология широко используется в пищевой промышленности для закатки заполненной продуктом тары. Так, от вакуумизации зависит герметичность банки, а следовательно, сохранность качества продукта при хранении. Кроме того, технология применяется при сублимационной сушке пищевых продуктов, которые в результате вакуумизации сохраняют вкусовые качества, питательные свойства и долго хранятся в обычных условиях. -
Асептическая упаковка.
Данная технология упаковки широко распространена в пищевом производстве. Ее суть заключается в том, что продукт и упаковка стерилизуются отдельно, а затем упаковка наполняется продуктом и закупоривается в стерильных условиях. Такой процесс обеспечивает долгую сохранность продукта без необходимости использования консервантов. Асептическая упаковка используется для молочных продуктов, напитков на основе сои, безалкогольных и спиртных напитков, супов, соусов и других жидких продуктов. -
Упаковка в газовой среде.
Использование модифицированной газовой среды позволяет увеличить срок хранения пищевых продуктов благодаря снижению развития микрофлоры. Данная технология используется в пищевом производстве главным образом для транспортировки и хранения свежего мяса, рыбы и птицы, а также полуфабрикатов, колбасных изделий, свежего хлеба, фруктов и овощей. С помощью специальной газовой среды вокруг продукта создается особая атмосфера, которая препятствует размножению бактерий и окислению жиров.
Эта пищевая технология применяется в странах Западной Европы и США уже более 20-ти лет, тогда как для России является относительно новой. На сегодняшний день существует три разновидности упаковывания в газовой среде:
- в среде инертного газа (N
2
, СО2
, Аr);
- в регулируемой газовой среде (РГС) — технология, требующая значительных капиталовложений в оборудование;
- в модифицированной газовой среде (MAP).
Последний способ получил наибольшее распространение ввиду своей экономичности и обеспечения сохранности продукции. В MAP применяется смесь кислорода, углекислого газа и азота, соотношение которых зависит от типа упаковываемого продукта. Углекислый газ подавляет рост бактерий и позволяет значительно увеличивать срок сохранности продуктов. Например, в упаковках с использованием модифицированной газовой среды свежее нарезанное мясо хранится до 12-ти суток, а готовые салаты — до 10-ти суток без консервантов, при этом нет необходимости в заморозке.
Высокие требования потребителей к качеству продуктов заставляют более активно использовать новейшие научные разработки в пищевой промышленности. Современные технологии стали неотъемлемой частью пищевого производства, позволив увеличить эффективность предприятий, работающих в данной отрасли, а также качество и количество выпускаемой продукции. Тем не менее далеко не все технологии, получившие распространение на Западе, нашли свое применение в России. В связи с этим для российского пищевого производства вопрос внедрения новейших разработок является весьма актуальным.
Источник
Животноводство
11 января 2019
Текст: Л. Ю. Коноваленко, ст. науч. сотр. отдела анализа и обобщения информации по инженерно-технологическому обеспечению АПК, ФГБНУ «Росинформагротех»
Переработка побочных мясных сырьевых ресурсов для получения разных видов товаров сегодня выступает одним из важных направлений развития АПК. Данная отрасль позволяет изготавливать продукты широкого спектра назначения, которые могут использоваться в различных производственных направлениях.
Ранее специалисты подробно исследовали возможность получения из побочного мясного сырья товаров и компонентов для кормовой и пищевой промышленностей. Однако субпродукты пригодны в том числе для изготовления медицинских и ветеринарных препаратов, а также биологического топлива. Кроме того, отдельным направлением является переработка остатков производства на птицеводческих предприятиях, на которых внедряются прогрессивные методы получения вторичного сырья.
МЕДИЦИНА И ВЕТЕРИНАРИЯ
Побочный материал, остающийся после переработки мясопродуктов на производстве, подходит для использования в фармацевтической промышленности, при этом все основные виды такого сырья обычно применяются в качестве составляющих лекарственных препаратов для лечения тех или иных заболеваний. Например, легкие крупного рогатого скота пригодны для производства «Гепарина», разработанного для предотвращения и лечения тромбозов, эмболий, переливания крови после операций. Головной мозг служит основой «Церебролизина», необходимого при ишемическом инсульте, энцефалопатиях, черепно-мозговых травмах и других нарушениях функций центральной нервной системы. Сердце используется при создании компонентов «Цитохрома С», назначаемого для улучшения тканевого дыхания при асфиксии новорожденных, бронхиальной астме, хронической пневмонии, сердечной недостаточности, инфекционном и вирусном гепатитах. Вещество из семенников КРС представляет собой элемент препарата «Лидаза», широко задействованного в глазной практике, при лечении туберкулеза легких, травматических поражениях нервов, ревматоидном артрите, рубцовых изменениях кожи различного происхождения и склеродермии.
Кроме того, побочное сырье служит ценным материалом для выработки ветеринарных препаратов. Например, при создании АСД-2 используется сухая перегонка мясокостной муки, а средство «ГастроВет» представляет собой искусственный желудочный сок. Из субпродуктов также делаются лечебно-профилактические добавки, в частности «Колимак», при производстве которого применяются лиофильно высушенные экстракты поджелудочной железы, слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки и желудка свиней, и «Динормин», включающий экстракты тимуса, мезентеральных лимфатических узлов и селезенки этих животных.
Табл. 1. Перечень субпродуктов, используемых в медицинских целях
Вид субпродукта | Лекарственный препарат | Направление использования |
Мозг головной | Церебролизин | Применяется при ишемическом инсульте, энцефалопатиях, черепно-мозговых травмах и других нарушениях функций центральной нервной системы. |
Миелопид | Стимулирует продукцию антител и функциональную активность иммунокомпетентных клеток, способствует восстановлению ряда других показателей гуморального звена иммунитета. | |
Липоцеребрин | Регулирует работу клеточных механизмов: ионный обмен, тканевое дыхание, биологическое окисление, а также способствует улучшению деятельности дыхательных ферментов. | |
Легкие КРС | Апротинин | Применяется при панкреатите, панкреонекрозе, операциях на поджелудочной железе. |
Гепарин | Используется для предотвращения и лечения тромбозов, эмболий, при переливании крови после операции и родов. | |
Сердце | Цитохром С | Применяется для улучшения тканевого дыхания при асфиксии новорожденных, бронхиальной астме, хронической пневмонии, сердечной недостаточности, инфекционном и вирусном гепатитах. |
Печень | Витогепат | Применяется при злокачественном малокровии и хроническом поражении печени. |
Семенники КРС | Лидаза | Применяется в глазной практике, при туберкулезе легких, при травматических поражениях нервных сплетений и периферических нервов, при ревматоидном артрите, рубцовых изменениях кожи различного происхождения, при гематомах, длительно не заживающих язвах, склеродермии. |
Ронидаза | Используется наружно при лечении рубцов (ожоговых, послеоперационных, келоидных и других), контрактур и тугоподвижности суставов после воспалительных процессов, при длительно не заживающих ранах. | |
Селезенка КРС | Спленин | Применяется при токсикозе у беременных женщин |
Сычуги ягнят, козлят, телят молочников | Абомин | Используется при ахилии желудка |
Трахеи | Артрон | Используется при воспалении суставов |
Слизистая оболочка свиных желудков, сычугов КРС и желудки овец | Пепсин медицинский | Применяется при хронических гастритах с пониженной кислотностью и при ахилии |
Пепсидол | То же | |
Ацидин-пепсин | То же | |
Желудочный сок | Применяется при ахилии желудка |
ЗАМЕНА ИМПОРТУ
Зарубежные поставки эндокринно-ферментной продукции, полученной в результате переработки мясного сырья, существенно превышают объемы российского производства подобных компонентов, что свидетельствует о нереализованных возможностях по сбору местных ресурсов и упущенной выгоде как мясной, так и фармацевтической, медицинской и прочими отраслями, применяющими заграничное сырье. Например, в 2013 году объемы ввоза эндокринно-ферментного материала и препаратов для создания медицинских и ветеринарных лекарств составили 82,29 т, то есть в 3,2 раза больше отечественного сырья, использованного в нашей стране для этих же целей.
Несмотря на это, в последние годы в связи с развитием животноводческой базы и увеличением мощностей по первичной переработке скота в ряде регионов стали уделять повышенное внимание вопросам использования вторичного сырья. Так, один из ведущих российских производителей мяса и мясной продукции, обеспечивая высокую эффективность убоя и переработки свиней, начал выпускать широкую линейку не только полуфабрикатов, но и побочного материала. В 2013 году данная компания произвела свыше 1100 т продуктов переработки крови — плазмы и гемоглобина. Кроме того, в среднесрочной перспективе предприятие планирует начать поставки в государства ЕС высококачественной мукозы — слизистой оболочки тонкого кишечника свиней, являющейся базовым сырьем для выпуска гепарина — лекарственного вещества, применяемого для профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Таким образом, практически каждая компания, занимающаяся переработкой мяса свиней или КРС, имеет хорошие возможности для расширения своего бизнеса.
Табл. 2. Технологии переработки малоценного сырья потрошения птицы (разработки ГНУ ВНИИПП)
Технология | Описание, эффективность использования |
Производство функционального мясного протеина (ФМП) | Переработка мясокостного остатка птицы посредством легкого ферментативного гидролиза. Позволяет дополнительно извлечь из малоценного сырья до 10% пищевого белка, получить из тонны мясокостного сырья 100 кг пищевого белкового концентрата; на 42% повысить эффективность использования белков птицы; снизить себестоимость производства мяса за счет увеличения коэффициента использования белка на пищевые цели. |
Получение кормовой добавки — функционального кератина пера (ФКП) | Основано на использовании специально разработанного гидролизера. Отличает малая продолжительность процесса, высокая кормовая ценность (содержание белка и переваримость ФКП составляет более 85%), полуторакратное снижение энергозатрат. |
Получение сухого ароматизированного пищевого бульона | Извлекается до 70% труднодоступного пищевого белка, уменьшается расход сырья на единицу продукции в 2,7 раза по сравнению с традиционными технологиями, сокращаются энергетические затраты. |
Универсальная технология и оборудование для получения пастообразных кормов из отходов потрошения птицы | Позволяет перерабатывать любой вид сырья, улучшить питательную ценность корма, сохранить белки, жиры, витамины, повысить переваримость готового корма, концентрацию белка — до 80%, жира — до 93%, а также сэкономить электроэнергию, металл и рабочие площади. Срок хранения — до пяти суток. При кормлении животных и птицы готовят смесь, состоящую на 60% из комбикорма и измельченного зерна, а на 40% — из пастообразной пульпы. |
ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ
Одним из путей повышения эффективности птицеводческих предприятий также является рациональное использование мяса птицы, основанное на его глубокой переработке. Перспективными и правильными решениями в данном направлении могут стать комплексный подход и внедрение современных инновационных технологий в производственном процессе переработки вторичного сырья. Их применение позволит птицеводческим компаниям получать функциональные белковые гидролизаты с приемлемой пищевой и кормовой ценностью, а также другую востребованную продукцию. Так, куриные шеи имеют высокую концентрацию мышечной и соединительной тканей, состоящих на 80% из коллагена. Для выделения из этого вида сырья пищевого белка наиболее подходящим является метод гидролиза с применением катализатора неорганической природы. Такой способ помогает получить качественные белковые ингредиенты с заданными функционально-технологическими свойствами для дальнейшего использования в широком диапазоне товаров. К примеру, данный продукт может эффективно применяться в колбасном производстве, при изготовлении рубленых полуфабрикатов, мясных начинок, деликатесных изделий и прочего. Ранее посредством экспериментов было подтверждено, что задействованные в производстве мясных деликатесов посолочные смеси не обладают достаточной желирующей способностью, что приводит к потере дорогостоящего рассола во время обработки и уменьшению выхода готового продукта соответственно. Технологические свойства гидролизованных белков мясокостного остатка (МКО) птицы превосходят характеристики белков растительного происхождения, поскольку их влагоудерживающая способность оказывается в 2–3 раза выше. Следовательно, внесение их в деликатесные изделия предпочтительнее применения растительных белков, а также ряда других компонентов животного происхождения.
Таким образом, разные белковые продукты, полученные из коллагеновой и мышечной частей МКО птицы, а также их смеси могут быть использованы при производстве деликатесных изделий в различных сочетаниях и соотношениях в зависимости от вида вырабатываемого товара. При этом введение дополнительного белкового сырья приводит к уменьшению заявленной концентрации посолочного раствора. Например, при изготовлении грудинки в рамках экспериментов значительная доля выхода готовой продукции, то есть порядка 210%, была получена при замене 15% посолочной смеси на белковый ингредиент МКО.
ТОПЛИВНЫЙ ВОПРОС
Известно, что одной из важных проблем мясоперерабатывающей отрасли является большое количество жировых отходов. Ежегодно в России на жироуловителях мясных предприятий скапливается около 250 тыс. т подобной массы, которая забивает канализационную систему и наносит существенный вред окружающей среде. Для избавления от этих остатков учеными ФГБНУ «ВНИИ мясной промышленности им. В. М. Горбатова» была разработана специальная технология получения биодизельного топлива из жировых отходов мясоперерабатывающих компаний. Согласно предлагаемой методике для осуществления реакции трансэтерификации требуется предварительная подготовка жиромассы. Для этого сначала производится ее плавление в тонком слое, затем суспензия разделяется центрифугированием на твердый осадок, то есть мясную шквару, и эмульсию, сепарирование которой происходит с получением обезвоженного жира, используемого в дальнейшем для изготовления топлива. Вырабатываемая при центрифугировании шквара после высушивания может быть включена в количестве до 20% в кормовую муку, используемую в рационах сельскохозяйственных животных.
Другая технология предполагает производство биодизельного топлива из отходов птицеперерабатывающей промышленности, в частности куриного жира. Данная методика была разработана в ФГБНУ ФИЦ ВНИТИП РАН и Институте биохимии имени А. Н. Баха «ФИЦ биотехнологии» РАН в рамках российско-европейского проекта «Прогресс в сохранении протеинов и получении энергии». Данная методика эффективной глубокой контролируемой конверсии МКО птицы в ценные белковые гидролизаты позволяет выделять жир из сырья. Он характеризуется высоким качеством, малым содержанием свободных жирных кислот и диглицеридов — не более 0,5 и 1% соответственно, что свидетельствует о низкой степени его гидролиза, особенно по сравнению с продуктами традиционного вытапливания. Кроме того, такой жир отличается малой концентрацией фосфора и небольшим перекисным числом. Благодаря подобному жирно-кислотному составу полученное сырье можно успешно использовать для производства биодизеля.
Таким образом, глубокая переработка побочного мясного материала способна не только снизить количество отходов, но и обеспечить повышение эффективности животноводческих предприятий за счет изготовления дополнительной продукции. При этом одними из перспективных направлений являются сбор эндокринно-ферментного и специального сырья для производства отечественных медицинских и ветеринарных препаратов, а также применение непищевых МКО для получения кормовых продуктов и биотоплива.
Источник