Способ формирования защитного покрытия для хранения рыбной продукции

Изобретение относится к пищевой и рыбоперерабатывающей областям промышленности, а именно к способам хранения рыбы и рыбной продукции посредством покрытия защитным слоем. Способ предусматривает нанесение пленкообразующего состава на поверхность рыбной продукции. Новым является то, что в качестве основного пленкообразующего состава используют раствор хитозана или раствор хитозана с сополимером винилпирролидона и кротоновой кислоты, а в другом варианте - перед нанесением основного пленкообразующего состава поверхность рыбной продукции предварительно обрабатывают раствором пектина или раствором альгината натрия. Изобретение позволяет получать экологически безвредные, биоразлагаемые, пищевые пленочные покрытия с более длительными сроками хранения рыбной продукции и одновременным сохранением ее качества. 6 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к пищевой и рыбоперерабатывающей областям промышленности, а именно к способам хранения рыбы и рыбной продукции посредством покрытия защитным слоем, и может быть использовано для получения защитных покрытий для хранения пищевой продукции в мясной, молочной, плодоовощной и других областях пищевой промышленности и сельского хозяйства.

Известно применение пленки из хитозана для поверхностной обработки семян зерновых культур методом распыления (Пат. РСТ Int. Appl. WO 94033062 (1964); Chem. Absfr. 120:185428h), что повышает прорастаемость семян при посеве и защищает растения от прикорневой гнили.

Известно использование хитозана, в том числе с другими полимерами, в поливинилхлоридных пленочных упаковочных материалах для придания им биодеградируемости (Пат. Япония, Jp. 91143901 (1991), Chem. Abstr. 115:210574j), а также при изготовлении контейнеров из полиолефинов для хранения пищи (Пат. Япония, Jp. 9300074 (1993), Chem. Abstr. 118:146577v.).

Известно также применение хитозана в качестве структурообразователя в составе защитной белковой оболочки для колбас (см. патент РФ №2159551).

Известен способ хранения мяса и мясопродуктов посредством нанесения пленкообразующего 1%-ного водного раствора низкометоксилированного пектина (А.С. №1695865) для сохранения цвета продукта и предотвращения усушки при хранении.

Кроме того, известен способ хранения рыбной продукции в альгинатном желе, состоящем из альгината натрия, молочной кислоты и хлористого кальция (Зуйкова Л.П. Замораживание и хранение рыбы в альгинатном желе. Н-Т Бюлл. НИИ МРП, №1-3, Л., 1957), однако он не внедрен в промышленность из-за нерентабельности, громоздкости и трудоемкости обработки рыбы.

Известен также способ нанесения защитного покрытия на поверхность мороженной рыбной продукции для удлинения срока ее хранения (см. авт. свид. СССР №683705, кл. А 23 В 4/10).

Недостатком известного аналога является его низкая технологичность, обусловленная значительным расходом большого количества воды

Наиболее близким технически решением к заявленному, принятым за ближайший аналог-прототип изобретения, является способ обработки мороженой рыбы полимерным составом, содержащим водный раствор поливинилового спирта (ПВС) и модификаторы - оксиэтилцеллюлозу (ОЭЦ) или оксипропилцеллюлозу (ОПЦ) - для ускорения формирования покрытия на поверхности блоков мороженой рыбы (см. авт. свид. СССР №971209, кл. А 23 В 4/10).

Процесс получения защитного покрытия и его нанесения на рыбную продукцию включает следующие стадии:

- приготовление 2,5-3,2%-ных водных растворов ПВС и 0,05-0,3%-ных растворов модификаторов;

- охлаждение растворов до 2-3°С;

- обработку рыбы (штучной или в блоках) методом окунания (погружения) при температуре окружающего воздуха 7-10°С и на поверхности рыбы - минус 15°С - минус 18°С, при этом время формирования покрытия на поверхности рыбы составляет 12-15 с.

Недостатками прототипа являются:

- непищевой состав покрытия, что обусловлено искусственной - химической природой используемых для пленкообразования полимеров;

- необходимость удаления покрытия с поверхности рыбы перед ее использованием;

- необходимость выделения дополнительных материальных затрат, направленных на обеспечение взрывопожаробезопасности работ и технологических процессов, связанных с использованием спирта и спиртосодержащих компонентов.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение недостатков прототипа, включая снижение материальных затрат, упрощение и повышение эффективности способа формирования защитного покрытия на поверхности рыбной продукции с одновременным увеличением сроков ее хранения и сохранением более высоких физико-химических и органолептических показателей продукции.

При этом решена задача создания простого и эффективного (экономичного) способа нанесения пленкообразующего состава на основе хитозана на поверхность рыбной продукции для формирования на ней экологически безвредного, биоразлагаемого, пищевого (съедобного) пленочного покрытия с более длительным сроком хранения рыбной продукции и одновременным сохранением ее качества.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе формирования защитного покрытия для хранения рыбной продукции путем нанесения пленкообразующего состава, включающем охлаждение поверхности рыбной продукции, в отличии от прототипа, в качестве основного пленкообразующего состава используют раствор хитозана, при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:

хитозан	0,5-4,0
уксусная кислота	1,0-3,0
вода	остальное,

при этом процесс нанесения осуществляют при температуре состава и поверхности рыбной продукции не выше 4°±1°С и -18°±1°С, соответственно, а после его окончания рыбопродукцию выдерживают при температуре не выше -15°С, преимущественно в течение 10-20 минут, до формирования однородного наружного слоя покрытия.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что возможен вариант, при котором пленкообразующий состав дополнительно содержит сополимер винилпирролидона и кротоновой кислоты, при этом начальное количество сополимера винилпирролидона и кротоновой кислоты выбирают таким образом, чтобы в готовом основном составе его общая величина находилась в диапазоне 0,05-0,1 мас.%.

Одним из наиболее оптимальных является вариант осуществления предлагаемого способа, при котором перед началом процесса нанесения основного пленкообразующего состава поверхность рыбной продукции предварительно обрабатывают 0,5-5,0%-ным водным раствором пектина или 2,0-5,0%-ным водным раствором альгината натрия, при этом упомянутую обработку осуществляют при температуре последних (растворов) не выше 4°±1°С, а после ее окончания рыбопродукцию выдерживают при температуре не выше -15°С, преимущественно в течение 10-20 минут, до формирования однородного наружного слоя. При этом наиболее эффективным с точки зрения качественных показателей и потребительских свойств покрытия, в том числе его прочности и долговечности, обуславливающих, в свою очередь, более длительные сроки хранения рыбной продукции с одновременным сохранением ее качества, является вариант, при котором обработку раствором пектина или альгината натрия и нанесение основного покрытия осуществляют посредством последовательного наложения слоев на поверхность рыбопродукции, например путем чередования упомянутых процессов обработки и нанесения.

Во всех случаях нанесение покрытия осуществляют либо путем погружения рыбопродукции в пленкообразующий состав, либо посредством воздушно-капельного орошения рыбопродукции вышеупомянутым составом, а предварительную обработку раствором пектина или альгината натрия ведут также либо путем погружения рыбопродукции в соответствующий раствор, либо посредством воздушно-капельного орошения рыбопродукции соответствующий раствором.

В условиях крупномасштабного рыбообрабатывающего производства, в том числе в судовых условиях, непосредственно после окончания нанесения покрытия - в процессе выдерживания осуществляют обдув поверхности рыбопродукции потоком воздуха с температурой не выше температуры последней для более ускоренного и качественного формирования наружного слоя покрытия.

Для получения пленочных покрытий используются композиции известных природных биополимеров - хитозана пищевого, альгината натрия, пектина яблочного, а также сополимера винилпирролидона и кротоновой кислоты, полученных известными способами.

Используемые биополимеры являются не только биоразлагаемыми, что решает проблему утилизации упаковки, но и съедобными, т.е. нет необходимости удалять покрытия с продукции, напротив, употребление их в пищу способствует очищению организма - выведению тяжелых металлов и радионуклидов.

Формирование композиционных покрытий позволяет сочетать свойства различных полимеров, повышать прочность, улучшать адгезионные характеристики материалов, придавать биологическую активность, биодеградируемость и т.п. свойства получаемым пленочным покрытиям.

Хитозан пищевой, получаемый из отходов производства пищевой продукции - панцирей ракообразных (ТУ 9289-067-00472124-03), прошел клинические испытания, рекомендован к использованию в пищевой промышленности, а также в качестве полуфабриката для производства биологически активных добавок (БАД). Пленки из хитозана способны к биодеградации под действием почвенных бактерий в аэробных условиях без образования вредных продуктов распада.

Хитозан ингибирует рост патогенных грибов, вирусов, микроорганизмов, что позволяет использовать его для консервирования некоторых пищевых продуктов, применять в медицине, фармацевтической промышленности, косметологии, сельском хозяйстве.

Кроме того, он повышает жиростойкость упаковочных пленок и их отделяемость от продукта.

Для усиления бактерицидных свойств хитозана, улучшения пленкообразования и снижения влагопотери продукции предлагается использовать в качестве комплексообразователей альнинат натрия, пектин и сополимер винилпирролидона и кретоновой кислоты (СПЛ).

Альгиновые кислоты и их соли применяются в пищевой промышленности, медицине, биотехнологии. Они обладают иммуномодулирующей, бактерицидной, антимутагенной активностью, противоопухолевыми, антисклеротическими, антигастритными свойствами, способствуют выведению из организма тяжелых металлов и радионуклидов без нарушения кальциевого обмена, нормализуют функцию щитовидной железы, т.к. содержат йод, способствуют улучшению углеводного обмена, снижают количество липидов в крови.

Пектин также широко применяется в пищевой промышленности в качестве желирующего агента. Нанесенный на поверхность продукта пектин образует гладкий гель, предотвращающий усушку. Он обладает бактерицидным действием на возбудителей острых кишечных инфекций, не подавляя нормальную микрофлору кишечника.

Сополимер винилпирролидона и кротоновой кислоты (входит в состав антисептического средства "катапол" широкого спектра действия, разрешен к применению в пищевой и рыбообрабатывающей промышленности) использован для усиления бактерицидных свойств хитозана.

Применение для пленкообразования, помимо раствора хитозана, также и растворов полисахаридов растительного происхождения - альгината натрия и пектина, позволяет улучшить процесс пленкообразования, т.к. образование гелевой пленки на поверхности рыбы способствует более равномерному нанесению хитозанового покрытия, улучшению защитных свойств покрытия, в т.ч. антимикробных и влагоудерживающих.

В общем случае способ формирования защитного пленочного покрытия предусматривает:

- приготовление 1-3%-ного раствора хитозана в 2%-ной уксусной кислоте, водных (1-4%-ных) растворов альгината натрия и пектина, раствора хитозан - СПЛ (1:0,5-1:0,1);

- обработку рыбной продукции с охлажденной поверхностью, например мороженой рыбы или мороженой рыбной продукции, методом погружения в растворы биополимеров определенной концентрации или

- обработку, например копченой рыбной продукции, методом орошения.

Сущность заявляемого способа поясняется следующими примерами его реализации.

Предложенный способ был впервые реализован в опытно-промышленных условиях лаборатории инновационных технологий и экологических проблем переработки гидробионтов ФГУП «Гипрорыбфлот» в соответствии с разработанными технологическими инструкциями по приготовлению растворов биополимеров и по обработке рыбной продукции защитными покрытиями на основе хитозана.

Пример 1. Нанесение пленочного покрытия из хитозана на мороженую рыбную продукцию осуществляется при температуре окружающего воздуха не выше плюс 10°С с использованием аппаратов воздушного охлаждения.

Концентрация подготовленного раствора хитозана - 3%, температура на поверхности рыбы - не выше минус 18°С.

Пленочное покрытие формируют путем одно- трехкратного погружения рыбы в раствор хитозана. Время одного погружения - 15-20 с. После каждого погружения осуществляется обдув холодным воздухом для ускорения процесса формирования пленки на поверхности рыбы, окончательное закрепление покрытия проводят в холодильной камере при температуре не выше минус 18°С.

Пример 2. Проводят в условиях примера 1, но для нанесения пленочного покрытия используют раствор хитозан-сополимер винилпирролидона и кротоновой кислоты в соотношении 1:0,1, что повышает бактерицидность пленки на поверхности рыбы.

Пример 3. Проводят в условиях примера 1, но на поверхность рыбы наносится комплексное покрытие, для чего рыба погружается в 1-2%-ный раствор пектина, обдувается холодным воздухом до образования видимого желирования на ее поверхности, затем 1-2 раза погружается в 1-2%-ный раствор хитозана с последующим обдувом холодным воздухом.

При данном способе обработки образуется однородное гладкое покрытие, скорость его образования увеличивается.

Пример 4. Осуществляется в условиях примера 3, но для получения комплексного покрытия используют 3%-ный раствор альгината натрия и 1-2%-ный раствор хитозана.

Данный способ обработки позволяет улучшить качество покрытия, повысить его бактерицидные свойства и снизить влагопотери продукции при хранении.

Пример 5. Копченая рыбная продукция обрабатывается методом пленочного орошения.

В связи с высокой динамической вязкостью 3%-го раствора хитозана, что затрудняет его распыление, рабочие растворы предварительно разводят водой до концентрации 1-2% и охлаждают до температуры не выше плюс 5°С.

В другом варианте рабочие растворы готовят непосредственно концентрацией 1-2% заранее.

Орошение вертикально ориентированной рыбы осуществляется с последующим обдувом холодным воздухом.

Пример 6. Осуществляется в условиях примера 5, но на рыбу наносится комплексное покрытие, для чего сначала проводят орошение 1%-ными растворами пектина или альгината натрия с последующим обдувом холодным воздухом до образования видимого желирования покрытия, а затем - 1%-ным раствором хитозана (дважды) с обдувом холодным воздухом до сформирования на поверхности рыбы пленки.

Послойное нанесение покрытия обеспечивает получение более равномерной пленки на поверхности продукта.

Защитные свойства пленочных покрытий (по примерам 1-6) оценивались в процессе холодильного хранения в сравнении с контролем, хранившимся в заводской упаковке. Свежемороженая рыба хранилась 7 месяцев, рыба горячего копчения - 3 месяца.

Установлено, что все применяемые пленочные растворы способствовали сохранению влаги в продукции (в среднем она выше на 5-15%) по сравнению с контролем. Водоудерживающая способность тканей опытной рыбы также оказалась лучше, чем в контроле. Показатели азота летучих оснований у свежемороженой рыбы во всех случаях практически не изменялись в процессе хранения.

Микробиологические показатели опытной рыбной продукции в процессе всего хранения оставались ниже уровня, регламентируемого СанПиН (КМАФАнМ - меньше 10¹ КОЕ/см³, остальные микроорганизмы не обнаружены).

Органолептическая оценка рыбной продукции показала, что в процессе хранения сохранялись хороший товарный вид и вкусовые качества опытной рыбной продукции.

В процессе хранения обработанной пленочными покрытиями рыбной продукции установлено, что покрытия на основе хитозана позволяют сохранять физико-химические и органолептические показатели продукции, способствуют увеличению сроков ее хранения.

1. Способ формирования защитного покрытия для хранения рыбной продукции путем нанесения пленкообразующего состава, включающий охлаждение поверхности рыбной продукции, отличающийся тем, что в качестве основного пленкообразующего состава используют раствор хитозана, при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:

Хитозан	0,5-4,0
Уксусная кислота	1,0-3,0
Вода	Остальное

при этом процесс нанесения осуществляют при температуре состава и поверхности рыбной продукции - не выше 4°С±1°С и -18°С±1°С соответственно, а после его окончания рыбопродукцию выдерживают при температуре - не выше - 15°С, преимущественно в течение 10-20 мин, до формирования однородного наружного слоя покрытия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пленкообразующий состав дополнительно содержит сополимер винилпирролидона и кротоновой кислоты, при этом начальное количество сополимера винилпирролидона и кротоновой кислоты выбирают таким образом, чтобы в готовом основном составе его общая величина находилась в диапазоне 0,05-0,1 мас.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед началом процесса нанесения основного пленкообразующего состава поверхность рыбной продукции предварительно обрабатывают 0,5-5,0%-ным водным раствором пектина или 2,0-5,0%-ным водным раствором альгината натрия, при этом упомянутую обработку осуществляют при температуре последних (растворов)- не выше 4°С±1°С, а после ее окончания рыбопродукцию выдерживают при температуре - не выше - 15°С, преимущественно в течение 10-20 мин, до формирования однородного наружного слоя.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что нанесение покрытия осуществляют либо путем погружения рыбопродукции в пленкообразующий состав, либо посредством воздушно-капельного орошения рыбопродукции вышеупомянутым составом.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что обработку ведут либо путем погружения рыбопродукции в соответствующий раствор, либо посредством воздушно-капельного орошения рыбопродукции соответствующим раствором.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что обработку раствором пектина или альгината натрия и нанесение основного покрытия осуществляют посредством последовательного наложения слоев на поверхность рыбопродукции, например, путем чередования упомянутых процессов обработки и нанесения.

7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в процессе выдерживания осуществляют обдув поверхности рыбопродукции потоком воздуха с температурой - не выше температуры последней.