Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОНСЕРВИРОВАНИЯ ПАНЦИРЬСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КРИЛЯ

Изобретение относится к пищевой и рыбоперерабатывающей областям промышленности, а именно к способам консервирования с применением химических консервантов, и может быть использовано для сохранения панцирьсодержащих отходов комплексной переработки криля для последующего получения из них хитина и хитозана, широко используемых в различных отраслях промышленности и медицине.

Известен способ консервирования панцирьсодержащих отходов (ПСО) переработки крабов поваренной солью (Семенова Н.К., Ким Г.Н., Сафронова Т.М., Игнатюк Л.Н. Консервирование сырых крабовых панцирей поваренной солью // Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана / Пятая всерос. конф. - М.: Изд-во ВНИРО, 1999. - С.66-68; Семенова Н.К., Гаврильченко М.М., Сафронова Т.М., Игнатюк Л.Н. Консервирование панцирных отходов переработки крабов поваренной солью // Научные труды Дальрыбвтуза. - 1998. - Вып.11. - С.129-134), при котором целые панцири карапакса и брюшка пересыпали солью непосредственно в таре, а измельченные перемешивали с консервантом, а затем фасовали. Концентрация поваренной соли при этом составляла 24%. Для заполнения пустот и изоляции от соприкосновения с кислородом воздуха материал заливали изотоническим раствором консерванта в соотношении для целых ПСО - 1:2,0-1:2,5, измельченных - 1,20-1:1,25.

Недостатком этого способа является значительный расход пресной воды для удаления консерванта путем промывки ПСО перед производством из них хитина во избежание повышения массовой доли минеральных веществ в последнем, а также ограничение сроков хранения ПСО в связи с ростом содержания ионов натрия в хитозане по мере увеличения продолжительности хранения ПСО. Кроме того, поваренная соль оказывает стабилизирующее действие на каротиноиды панциря и их связь с хитином и хитозаном, что также снижает качественные показатели этих полимеров, что обусловлено его неполной очисткой от минеральных солей и каротиноидных компонентов.

Известен также способ консервирования панцирьсодержащих отходов переработки ракообразных, по которому ПСО сначала перемешивают с 10% раствором соляной кислоты (HCl), фасуют в тару и доливают 2,5%-ным раствором HCl до соотношения ПСО:консервант ≤0,20-0,25 (Гаврильченко М.М., Сафронова Т.М., Семенова Н.К. Химическое консервирование как способ сохранения панцирьсодержащих отходов // Студенты вузов - свободной экономической зоне «Находка»: Тез. докл. / Первая межвуз. науч. конф. - Находка: ИТ и Б, 1997. - С.128-129; Семенова Н.К. Разработка технологии консервирования хитинсодержащих отходов переработки ракообразных: Автореф. дис…канд. техн. наук. - Владивосток, 1999. - 31 с.).

Недостатком этого способа являются неудовлетворительные качественные показатели хитина, получаемого из ПСО, обусловленные гидролитической деструкцией хитина и снижением его молекулярной массы при хранении ПСО.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым за ближайший аналог - прототип, является способ консервирования панцирьсодержащих отходов переработки ракообразных, при котором ПСО сначала перемешивают с 10% раствором гидроксида натрия (NaOH), фасуют в тару и доливают 2,5%-ным раствором NaOH до соотношения ПСО:консервант ≤0,20-0,25 (Гаврильченко М.М., Сафронова Т.М., Семенова Н.К. Химическое консервирование как способ сохранения панцирьсодержащих отходов // Студенты вузов - свободной экономической зоне «Находка»: Тез. докл. / Первая межвуз. науч. конф. - Находка: ИТ и Б, 1997. - С.128-129; Семенова Н.К. Разработка технологии консервирования хитинсодержащих отходов переработки ракообразных: Автореф. дис… канд. техн. наук. - Владивосток, 1999. - 31 с.).

Недостатком прототипа является сложность процесса консервирования, обусловленная использованием агрессивного химического реагента - высококонцентрированного раствора щелочи, что вызывает необходимость аккумулирования кристаллической щелочи в больших количествах на судах и береговых предприятиях и в значительной степени повышает опасность производства и ухудшает его экологию. Кроме того, щелочь не обеспечивает эффективного консервирования (длительного хранения) ПСО, находившегося на воздухе перед началом процесса консервирования при 0±2°C более 4-х суток, а при нормальных условиях - более 1-х суток.

Целью изобретения является повышение безопасности и упрощение процесса консервирования панцирьсодержащих отходов комплексной переработки криля с одновременным увеличением его эффективности для последующего получения более качественного хитина и/или хитозана.

При этом решена задача создания более эффективной и экологически безопасной технологии консервирования ПСО, позволяющей в значительной степени повысить безопасность производства с одновременным увеличением качественных показателей производимого из ПСО готового целевого продукта (хитина или хитозана), в т.ч. в судовых условиях.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе консервирования панцирьсодержащих отходов комплексной переработки криля, включающем их диспергирование, смешивание с консервантом, фасование полученной смеси в тару с последующим ее укупориванием, в отличие от прототипа, смешивание с консервантом осуществляют в межэлектродном пространстве бездиафрагменного электролизера одновременно с его (консерванта) получением путем обработки водного раствора электролита с начальной концентрацией 0,6-1,2%, при этом процесс ведут до достижения pH смеси 12,6-12,8.

В предлагаемом способе, в отличие от известных, консервирование ПСО осуществляют не щелочью или кислотой, а электрохимически активированным раствором, полученным электрообработкой маломинерализованного (0,6-1,2%) водного раствора электролита в бездиафрагменном электролизере, а смешивание ПСО с консервантом осуществляют одновременно с процессом его (консерванта) получения путем вышеуказанной обработки в бездиафрагменном электролизере смеси ПСО с водным раствором электролита.

В качестве электролита используют преимущественно хлорид натрия (NaCl), сульфат натрия (Na₂SO₄) или их смесь и гидроксид натрия (NaOH) общей концентрацией 0,6-1,2% в пресной воде.

Обработку ПСО в виде смеси с водным раствором электролита в электролизере осуществляют при соотношении твердой и жидкой фаз в диапазоне 1:2-1:10.

Панцирьсодержащие отходы измельчают, смешивают с водным раствором, например, Na₂SO₄ с NaOH, общей начальной концентрацией 0,6-1,2% и обрабатывают электрическим током в межэлектродном пространстве бездиафрагменного электролизера до достижения значений pH среды 12,6-12,8.

Затем содержимое электролизера центрифугируют и/или фильтруют для удаления избытка консерванта до достижения соотношения твердой и жидкой фаз в диапазоне 1:1-1:2.

После фильтрования смесь ПСО с консервантом помещают в тару и укупоривают ее.

Таким образом, консервирование (перемешивание с консервантом) ПСО осуществляют непосредственно в межэлектродном пространстве бездиафрагменного электролизера с электрохимически активированным раствором, образующимся в процессе воздействия электрического тока на раствор электролита в течение процесса перемешивания.

Новым в изобретении является то, что использованием электрохимически активированных маломинерализованных водных растворов электролитов вместо высококонцентрированного раствора щелочи или кислоты повышают безопасность и упрощают процесс консервирования ПСО.

Более эффективное консервирование ПСО осуществляют за счет того, что электрохимически активированные растворы электролитов, в отличие от химических консервантов, являются более сильными антисептиками, бактерицидное действие которых обусловлено не только щелочностью среды, но и наличием в их составе валентно-ненасыщенных частиц (радикалов), обладающих повышенной реакционной способностью, и комплекса сильных окислителей, синтезируемых на аноде. В зависимости от вида электролита, материала электродов и потенциала в электрохимически активированном растворе содержатся атомарный кислород, перекись водорода, озон, хлор и др., приводящие при соприкосновении с клеткой к поражению мембран клеток и уничтожению микроорганизмов, спор и др.

Другой важной особенностью предлагаемого способа является проведение основного технологического процесса (обработки ПСО консервантом) в межэлектродном пространстве электролизера непосредственно под действием электрического тока.

Электрический ток является сильным окислителем, поэтому при обработке ПСО в электролизере за счет дополнительного воздействия тока и поляризующего однородного электрического поля антимикробное действие электрохимически активированного раствора на ПСО усиливается.

Более полное выделение из ПСО белка, липидов и каротиноидов в процессе их хранения и улучшение качественных показателей производимого из ПСО готового целевого продукта (хитина или хитозана) осуществляют за счет того, что в активированных растворах молекулы воды обладают дополнительными степенями свободы за счет разорванных под влиянием электрического поля водородных связей, что обуславливает повышенную способность активированных растворов проникать в межмолекулярные пространства различных веществ, в том числе и биологические мембраны, увеличивать гидратные оболочки вокруг отдельных ионов или молекул, а также повышать растворимость труднорастворимых соединений, усиливать экстракционную активность растворов.

Предлагаемый способ позволяет консервировать как свежие панцирьсодержащие отходы криля (не более 4-х суток хранения при 0±2°C и не более 1-х суток при нормальных условиях), полученные в результате его комплексной переработки - механизированной разделки посредством аэрошелушения, ценрифугирования, прессования криля в судовых условиях, с удовлетворительными исходными микробиологическими и органолептическими характеристиками, так и ПСО криля, находившиеся на воздухе перед началом процесса консервирования при 0±2°C более 4-х суток, а при нормальных условиях - более 1-х суток, с исходными микробиологическими показателями, близкими к верхней допустимой границе для ПСО, но удовлетворительными органолептическими показателями.

Использование бездиафрагменных электролизеров исключает опасность загрязнения воздушной среды хлорсодержащими газообразными выбросами и не требует организации специальной вентиляционной схемы.

Технология предназначена для использования как в судовых условиях, так и в условиях береговых предприятий.

Технологический процесс легко контролируем и управляем.

Предложенный способ был реализован в лабораторных условиях с помощью бездиафрагменного электролизера. Материал катода - нержавеющая сталь, материал анода - платина.

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве сырья использовали панцирьсодержащие отходы криля, оставшиеся после отделения от него мышечной ткани прессованием.

ПСО криля измельчают до размера частиц 3-5 мм, после чего смешивают с водным раствором NaCl и NaOH общей концентрацией 0,6-1,2% в соотношении 1:2-1:10. Фаршеводосолевую смесь подают в межэлектродное пространство бездиафрагменного электролизера (или смешивают непосредственно в электролизере) и обрабатывают электрическим током плотностью 300-600 А/м² до достижения pH среды 12,6-12,8. После электрообработки смесь ПСО с консервантом фильтруют через крупнопористый капроновый фильтр до достижения соотношения твердой и жидкой фаз в диапазоне 1:1-1:2, затем фасуют в тару и осуществляют укупоривание тары.

Пределы параметров и режимов технологического процесса установлены экспериментальным путем; в описании приведены рациональные и рекомендуемые их значения.

Таким образом, предлагаемый способ отличается от всех известных технических решений в данной области, реализуя принципиально новый подход к консервированию панцирьсодержащих отходов комплексной переработки криля, используя их обработку электрическим током в бездиафрагменных электролизерах в виде смеси с маломинерализованным водным раствором электролита.

Предлагаемый электрохимический способ консервирования ПСО по сравнению с известным позволяет производить их консервирование более эффективно и без использования концентрированных агрессивных химических веществ, а также закладывать на хранение ПСО, продолжительность хранения которых перед консервированием при 0±2°C составляет более 4 суток, а при нормальных условиях - более 1 суток.

Более мягкие щадящие условия консервирования (отсутствие агрессивных сред), одновременное воздействие на ПСО щелочной среды, окислительно-восстановительного потенциала, потока заряженных частиц и самого электрического тока позволяют получить целевые продукты (хитин и/или хитозан) с высокими функциональными и потребительскими свойствами.

Существенное снижение концентрации агрессивных химических веществ значительно улучшает экологическую безопасность процесса консервирования ПСО комплексной переработки криля.