Патент на изобретение №2297151

(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ РЫБНОЙ ПРОДУКЦИИ

(57) Реферат:

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.%:

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.

Формула изобретения

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.%:

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.