УДК 664.956 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

УДК 664.956
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ВЯЛЕНИЯ СОЛЁНОГО РЫБНОГО ПОЛУФАБРИКАТА ПОД
ДЕЙСТВИЕМ АЭРОИОНОВ
Д.В. Бондаренко, аспирант Национального университета биоресурсов и природопользования Украины(НУБиП Украины)
Т.К. Лебская, д. т. н., профессор, зав. кафедрой технологии
мясных, рыбных и морепродуктов Национального университета биоресурсов и природопользования Украины(НУБиП Украины)
Рассмотрены преимущества применения аэроионной технологии для вяления рыбы. На основании динамики влагосодержания в процессе вяления соленого полуфабриката с применением аэроионной технологии разработана математическая модель этого процесса.
аэроионная обработка, вяленая рыба, ионизированный воздух
Вяленая рыбная продукция во все времена пользовалась значительным спросом и в
настоящее время интерес к совершенствованию технологий получения высококачественной
продукции этой категории не потерял актуальности. К преимуществам вяленой рыбной продукции относится отсутствие жесткой термической и химической обработки, что позволяет в
значительной степени сохранить природные компоненты сырья [1-4]. В Институте ядерных
исследований Национальной Академии наук Украины (ИЯИ НАНУ) совместно с кафедрой
технологии мясных, рыбных и морепродуктов Национального университета биоресурсов и
природопользования Украины (НУБиП Украины) разработана и проводится программа исследований эффективности применения аэроионных технологий вяления рыбопродукции и
создания промышленных технологий этого массового продукта питания. Технической базой
программы является парк специализированных аэроионных экспериментальных установок,
созданный в ИЯИ НАНУ за последние 20 лет, принципы работы которых опубликованы в
ряде статей и патентов [5, 6].
В понятие «аэроионных технологий» вложено использование ионов газа (фактически
– ионизированного воздуха) для транспортировки энергии от внешнего источника к обрабатываемому сырью в целях его модификации в готовый продукт питания. Интенсификация
процессов сушки происходит за счет снижения энергии связи воды с материалом, активизации внутренней диффузии влаги к поверхности продукта и ее перехода в окружающее пространство. За счет приложенного электрического поля происходит нарушение энергии связи
воды с материалом, а далее, за счет процессов холодной автоэмиссии с поверхности продукта – разрушение внутренних молекулярных связей влаги. Установлено, что количество удаляемой из продукта воды прямо пропорционально концентрации аэроионов и продолжительности обработки [3]. Преимущество использования аэроионной обработки проявляется
также в том, что аэроионы способны вызывать значительные изменения в структуре бактериальных клеток, обеспечивая замедление их развития или гибель. Таким образом, аэроионы
и микроколичества озона, образующиеся в процессе работы ионизатора, оказывают бактерицидное и бактериостатическое действие на микроорганизмы, находящиеся на поверхности
продукта, что способствует сохранению высокого качества продукта процесса сушки и в течение всего дальнейшего срока хранения [5].
Благодаря высокой скорости процесса обезвоживания и создания условий, губительных для микрофлоры, аэроионный метод сушки является достаточно перспективным для
предотвращения быстрой микробиологической порчи слабосолёного полуфабриката, что
имеет место при его сушке в естественных условиях. Это способствует решению актуальной
современной технологической проблемы – снижению соли в рационе человека путем мини219
мизации ее содержания в пищевых продуктах. В последние годы данной проблеме уделяется
особое внимание во всем мире. Такая технология обеспечивает пониженную массовую долю
соли в готовом продукте. Следовательно – это существенный вклад в решение одной из приоритетных проблем в области технологии рыбопродуктов, и в частности вяленых.
Применение аэроионных технологий достаточно широко освещено в литературе [7-9],
однако каждый вид сырья в зависимости от особенностей технологии подготовки полуфабриката вызывает необходимость проведения дополнительных исследований и установления
закономерностей процесса, определяемых химическим составом сырья.
Цель исследований заключалась в установлении характера изменения содержания
влаги в соленом полуфабрикате в зависимости от времени посола и продолжительности обработки аэроионами.
Объектом исследования служил черноморский бычок-кругляк. Химический состав
рыбы и содержание в ней поваренной соли определяли в соответствии с ГОСТ 7636-85 [10].
Сырьё предварительно размораживали погружным способом в пресной воде с температурой 15ºC в течение 15 мин. У размороженной рыбы удалялись внутренности и чешуя.
Затем полуфабрикат был разделён на три части. Две части разделанного полуфабриката просаливали в насыщенном растворе поваренной соли (1:2) при температуре 10-12ºC в течение 1
и 1,5 ч. После окончания процесса посола рыба однократно ополаскивалась пресной водой.
Далее солёный полуфабрикат и разделанная несолёная рыба подвергались воздействию потока отрицательно заряженных аэроионов кислорода воздуха (1 нА/см2) на опытнопромышленной аэроионной установке ИЯИ НАНУ. При этом периодически производилось
взвешивание рыбы на весах с точностью ±0,02 г. Средняя температура воздуха в рабочем
помещении составляла 25ºC, относительная влажность – 85%.
Химический состав мышечной ткани исходного сырья характеризовался содержанием
влаги – 79,10; белка – 19,3; жира – 0,50; золы – 1,1%, соответственно.
По результатам эксперимента c помощью электронных таблиц Microsoft Excel ™ 14 и
аналитического пакета StatSoft STATISTICA™ 10 в соответствии с общепринятыми методиками были получены квадратичные уравнения моделей процесса, имеющие вид:
Y1=-5,24×10-3×X12-0,728×X1+5,02×10-3×X1×X2+78,98 – для несолёной рыбы;
Y2=-1,37×10-3×X12-0,716×X1+4,25×10-3×X1×X2+74,89 – для солёного полуфабриката,
время посола 1 ч;
Y3=-3,19×10-3×X12-0,519×X1+5,02×10-3×X1×X2+74,98 – для солёного полуфабриката,
время посола 1,5 ч,
где Y – содержание влаги в продукте, %; X1 – время обработки аэроионами, ч (0-51);
X2 – начальная масса экземпляра солёного полуфабриката, г (90-35).
Стандартная ошибка оценки регрессии на заданном отрезке значений составила менее
0,65; коэффициент детерминации (R2) более 0,9975; адекватность модели проверена с применением критерия Фишера при α=0,05 [11].
График, отражающий динамику процесса сушки продукта со средней начальной массой экземпляра рыбы 55 г, представлен на рисунке. Из которого видно, что процесс сушки
имеет характер очень близкий к линейному, и при увеличении продолжительности посола
скорость последующей сушки уменьшается, что вызвано, по видимому, гистологическими
изменениями тканей рыбного сырья.
220
Рис. – Зависимость содержания влаги в полуфабрикате от времени обработки
Также результаты наших исследований показывают чрезвычайно высокую эффективность использования аэроионов в процессе изготовления вяленой рыбы. Так, солёный полуфабрикат со средней массой экземпляра разделанной рыбы 40±3 г в указанных условиях достигает влажности 45% за 48 ч, при этом энергопотребление полностью загруженной исследовательской установки составляет ~1Вт электроэнергии на 1 кг исходного полуфабриката в
час. Тогда как показатели современных камер для низкотемпературной сушки и вяления составляют 50-30 Вт/кг полуфабриката в час. Следует также отметить, что весь процесс вяления проходил в некондиционированном воздухе, с параметрами, соответствующими условиям окружающей среды.
В результате исследований получены уравнения, описывающие кинетику процесса
сушки и установлен её характер близкий к линейному. Уравнения позволяют с высокой достоверностью определить конечную точку процесса сушки исходя из массового состава полуфабриката, и могут быть использованы при прогнозировании конкретных технологических
решений вяления рыбы.
Аэроионная технология на наш взгляд позволяет решить задачу организации выпуска вяленой рыбопродукции в промышленных масштабах. Использование других известных
промышленных технологий сопряжено с высокой энергоемкостью производства, а производство вяленых рыбных продуктов в естественных условиях осложнено зависимостью от климатических условий. Апробированная нами аэроионная технология, в основе которой лежит
процесс воздействия отрицательно заряженных ионов кислорода воздуха на обрабатываемое
сырье, является перспективной и выгодно отличаться по энергетическим показателям от тепловой технология сушки пищевых продуктов.
Литература
1. Технология рыбы и рыбных продуктов: учебник для вузов / В.В. Баранов [и др.];
под ред. А.М. Ершова. – СПб.: ГИОРД, 2006. – 944 с.
2. Леванидов, И.П. Технология соленых, копченых и вяленых рыбных продуктов /
И.П. Леванидов, Г.П. Ионас, Т.Н. Слуцкая. – М.: Агропромиздат, 1987. – 160 с.
3. Горшкова, М.М. Обезвоживание мышечной ткани рыбы интенсивными потоками
аэороионов в электростатическом поле / М.М. Горшкова // Биофизика.– 1997. – Т.42, вып.4. –
С.957-960.
4. Шульгина, Л.В. Влияние аэроионов на микроорганизмы при обработке рыбы /
Л.В. Шульгина, М.М. Горшкова, Г.И. Загородная // Хранение и переработка сырья. – 1996. –
№2. – С.38-39.
5. Пат. № 2115321 Российская Федерация, A23B4/03. Способ сушки пищевых продуктов и устройство для его осуществления / В.И. Сахно, М.М. Горшкова, Ю.Г. Блинов,
221
Е.А. Солодова, В.Н. Акулин, О.И. Стрельцова (Россия); заявитель и патентообладатель Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр. – №96124404/13; заявл.
27.12.1996; опубл. 20.07.1998.
6. Пат. № 2067397 Российская Федерация, A23B4/015. Способ приготовления пищевых продуктов и устройство для его осуществления / М.М. Горшкова, Ю.Г. Блинов,
Л.В. Шульгина, В.И.Сахно, А.В. Демьянов (Россия); заявитель и патентообладатель Тихоокеанский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии. –
№5063674/13; заявл. 29.09.1992; опубл. 10.10.1996.
7. Аэроионификация в народном хозяйстве / А.Л. Чижевский. – М.: Стройиздат, 1989.
– 488 с.
8. Бут, А.И. Применение электронно-ионной технологии в пищевой промышленности / А.И. Бут. – М.: Пищ. пром-сть, 1977. – 87с.
9. Лившиц, М.Н. Аэроионификация: практическое применение / М.Н. Лившиц. – М.:
Стройиздат, 1990. – 167с.
10. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа: ГОСТ 7636-85. – [Действующий от 1986-01-01].
11. Планирование эксперимента и анализ данных / Д.К. Монтгомери Д. К.: пер. с
англ. – Л.: Судостроение, 1980. – 384 с.
MATHEMATICAL MODELS OFSEMI-FINISHED
PRODUCTSDRYSALTEDFISHUNDEREROIONS
D.V. Bondarenko
Briefly consideredreachingfrom ionictechnologyfor dryingfish.The description of theresearch carried out andreceivedby their results, a mathematical model of the drying process. The
analysisof the results anddraw appropriate conclusions.
222