В 2020 году Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции – филиал ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия» отмечает 90-летие со дня образования. За этот период учёные института, находясь в тесном контакте с предприятиями пищевой и перерабатывающей промышленности, вели свои исследования и предлагали разработки предприятиям сахарной, консервной, хлебопекарной и других отраслей. В преддверии торжественного события принято подводить итоги и делиться своими достижениями. Хотим поделиться с вами наиболее перспективными, на наш взгляд, разработками учёных института в области переработки и оценки качества сельскохозяйственной продукции.

Эффективный ресурсосберегающий способ подготовки экстрагента для извлечения сахарозы из свекловичной стружки

До настоящего времени на предприятиях отрасли в качестве экстрагента для диффузионного процесса извлечения сахарозы из свекловичной стружки в основном используется нетехнологичная барометрическая вода (реже в смеси с избыточными аммиачными конденсатами), которая характеризуется как высокой минерализацией, так и значительной микробиальной обсемененностью, что, в свою очередь, приводит к повышенному содержанию сахара в мелассе и повышенным неучтенным потерям сахарозы от нежелательной деятельности микроорганизмов в диффузионном отделении завода.

В практической работе предприятий сахарной отрасли подготовка экстрагента для диффузионного процесса может осуществляться с использованием подкисления серной кислотой, серной кислотой с последующим добавлением гипса либо обработкой сернистым ангидридом с доведением во всех этих случаях до значения рН экстрагента, равного 6,0 - 6,2.

Из перечисленных выше реагентов, используемых для подготовки экстрагента, его обработка сернистым ангидридом, или так называемая сульфитация, обладает рядом преимуществ.

С учетом того, что за последние годы значительно возросла плата за водопользование и ужесточилось законодательство за превышение потребления воды из природных источников, назрела необходимость повторного использования внутризаводских водных резервов, таких как жомопрессовая вода, избыточные аммиачные конденсаты и другие категории воды. А это, в свою очередь, предопределило необходимость разработки эффективного способа подготовки поликомпонентного экстрагента, состоящего из вышеназванных категорий воды, для извлечения сахарозы из свекловичной стружки.

С учетом того факта, что одной из составляющих поликомпонентного экстрагента является жомопрессовая вода, являющаяся благоприятной средой для развития микробиальной деятельности (её температура 42 - 45° С, низкая концентрация сахарозы – 3 - 5% к массе воды и значение рН, близкое к нейтральному), возникла также необходимость проведения микробиологических исследований по влиянию способа подготовки экстрагента на эффективность подавления микробиальной деятельности.

Проведенными исследованиями установлено, что наибольшим эффектом угнетения мезофильно-аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (МАФАнМ) и плесневых грибов (77,5% и 83,0% соответственно) обладает экстрагент, обработанный сернистым ангидридом.

Однако наибóльший интерес представляет степень стерильности получаемого диффузионного сока с использованием поликомпонентного экстрагента, обработанного сернистым ангидридом, т. е. сульфитированного экстрагента.

Выявлено, что наименьшей обсемененностью микроорганизмами, т. е. более стерильным, является диффузионный сок, полученный с использованием сульфитированного экстрагента, при этом эффект угнетения МАФАнМ составляет 91,7%.

Кроме этого следует отметить, что жом, полученный после диффузионного процесса, проведенного с использованием сульфитированного экстрагента, имеет величину модуля упругости, равную 62,15 кПа, что позволило достичь максимальной степени прессования обессахаренной свекловичной стружки, т. е. обеспечить высокую концентрацию сухих веществ в прессованном жоме и, как следствие, значительную экономию условного топлива на высушивание прессованного жома.

Установлено, что наибольшая концентрация сухих веществ в пробах прессованного жома получена при использовании в диффузионном процессе поликомпонентного экстрагента, подготовленного путем обработки сернистым ангидридом, при этом прирост сухих веществ составил 3,3% абс.

Известно, что увеличение содержания сухих веществ в прессованном жоме только на 2,0% абс. при выработке ~5,0 тыс. т сушеного жома позволит сэкономить практически более 200 т условного топлива, что в ценах 2019 года позволит получить экономию в 1,4 млн. рублей.

Необходимо отметить, что для инженеров-технологов предприятий сахарной отрасли наибольший интерес представляет получение диффузионного сока как можно более высокой чистоты, чему в значительной мере должен способствовать технологический способ подготовки поликомпонентного экстрагента.

Установлено, что при обработке поликомпонентного экстрагента сернистым ангидридом и при дальнейшем его использовании в процессе экстрагирования сахарозы наблюдается прирост чистоты получаемого диффузионного сока на 1,5 - 2,0% абс.

Разработанный способ подготовки поликомпонентного экстрагента путем его обработки сернистым ангидридом предопределяет осуществление процесса очистки диффузионного сока уже на стадии его получения.

Таким образом, способ подготовки поликомпонентного экстрагента путем его обработки сернистым ангидридом, получаемым непосредственно в производственных условиях при сжигании комовой технической серы в серосжигательных печах, является высокоэффективным ресурсосберегающим способом, рекомендуемым для широкого внедрения на предприятиях сахарной отрасли.

Инструментальные способы определения показателей качества пищевых добавок - лецитинов, полученных из растительных масел Лецитины, получаемые из растительных масел и содержащие в качестве основного действующего компонента фосфолипиды, широко используются в производстве пищевых продуктов, в т. ч. традиционных продуктов питания, а также биологически активных и пищевых добавок благодаря проявлению комплекса технологических и функциональных свойств, включая антиоксидантные, гипохолестеринемические, гиполипидемические, гепатопротекторные и др.

Учитывая это, обеспечение требуемого качества лецитинов является актуальной проблемой, которую не представляется возможным решить без разработки инструментальных прецизионных способов оценки качества.

Одним из основных показателей качества лецитинов, определяющим степень эффективности проявления ими технологических и физиологически функциональных свойств, является массовая доля веществ, не растворимых в ацетоне, т. е. собственно фосфолипидов (ГОСТ 32052-2013 «Добавки пищевые. Лецитины Е 322»).

Существующий (арбитражный) способ определения массовой доли веществ, не растворимых в ацетоне, т. е. массовой доли фосфолипидов, имеет ряд недостатков:

  • низкая точность и воспроизводимость результатов анализа, т. к. указанные метрологические характеристики зависят от профессионального уровня лабораторного персонала;
  • применение токсичного растворителя – ацетона;
  • длительность осуществления анализа (до 16 часов).

Одними из перспективных инструментальных способов оценки качества липидсодержащего сырья и продуктов его переработки являются способы на основе импульсного метода ядерного магнитного резонанса.

Учитывая это, ученые КНИИХП – филиала ФГБНУ СКФНЦСВВ и ФГБНУ ФНЦ ВНИИ масличных культур имени В. С. Пустовойта разработали экологически безопасные экспресс-способы определения массовой доли веществ, не растворимых в ацетоне, содержащихся в лецитинах (подсолнечных, соевых и рапсовых), на основе импульсного метода ядерного магнитного резонанса, реализуемые на ЯМР-анализаторе АМВ-1006М.

Следует отметить, что указанными ЯМР-анализаторами оснащены более 250 масложировых предприятий для определения масличности и влажности семян, поэтому для реализации разработанных способов необходимо осуществить только модернизацию анализатора, затраты на которую составят не более 150,0 тыс. рублей.

Разработанные способы имеют ряд преимуществ по сравнению с арбитражным способом:

  • обеспечиваются более высокая точность и воспроизводимость результатов анализа;
  • исключается применение токсичного органического растворителя – ацетона, т. е. способ является экологически безопасным;
  • значительно сокращается время осуществления анализа (вместо 16 часов – 5 минут), т. е. способ является экспрессным, что позволяет осуществлять оперативный контроль;
  • снижаются требования к квалификации лабораторного персонала, т. к. процесс осуществления анализа автоматизирован.

Экономический эффект от внедрения разработанных способов определения массовой доли веществ, не растворимых в ацетоне, содержащихся в лецитинах, достигается за счет отсутствия затрат на органический растворитель, вспомогательные материалы и химическую посуду, а также за счет снижения затрат на оплату труда персонала лаборатории.

Наряду с массовой долей веществ, не растворимых в ацетоне, не менее важным показателем качества и безопасности растительных лецитинов является кислотное число, которое обусловлено содержанием в лецитинах фосфолипидов, проявляющих кислотные свойства, и свободных жирных кислот.

Существующий (арбитражный) способ определения указанного показателя качества (ГОСТ 32052-2013) имеет ряд недостатков:

  • низкие точность и воспроизводимость результатов анализа, т. к. зависят от профессионального уровня лабораторного персонала;
  • высокая продолжительность осуществления анализа – более 1,5 часа.

С учетом этого нами разработаны способы определения кислотного числа лецитинов с применением импульсного метода ядерного магнитного резонанса, реализуемые также на ЯМР-анализаторе АМВ-1006М.

Разработанные способы имеют ряд преимуществ по сравнению с арбитражным способом:

  • обеспечиваются более высокие точность и воспроизводимость результатов анализа;
  • сокращается время осуществления анализа (вместо 1,5 часа – 15 минут), что позволяет осуществлять оперативный контроль;
  • снижаются требования к квалификации лабораторного персонала, т. к. процесс осуществления анализа автоматизирован.

Экономический эффект от внедрения разработанных инструментальных способов определения кислотного числа лецитинов с применением импульсного метода ядерного магнитного резонанса достигается за счет сокращения затрат на химические реактивы, химическую посуду, а также за счет снижения затрат на оплату труда персонала лаборатории.

Кормовой витаминно-минеральный концентрат: эффективность применения в птицеводстве

Актуальность создания кормовых концентратов обусловлена тем, что перед отечественными учёными стоит задача разработки технологий и рецептов инновационных кормовых концентратов, применение которых в рационах сельскохозяйственных животных и птицы обеспечит активизацию воспроизводительных способностей, сохранность молодняка, активность прироста его массы, продуктивность поголовья, качество и безопасность конечной продукции.

С учетом этого кормовые концентраты должны содержать в своём составе комплекс биологически активных веществ, восстанавливающий состояние и работу барьерных органов, нормализующий белковый, углеводный и липидный обмены, а также улучшающий состояние здоровья даже таких сельскохозяйственных животных и птицы, которые на протяжении длительного времени получали корма, заражённые микотоксинами.

Учёными КНИИХП – филиала ФГБНУ СКФНЦСВВ разработаны рецепт и технология кормового витаминно-минерального концентрата, содержащего комплекс биологически активных веществ: бета-каротина, витаминов С и Е, селена и фосфолипидов, растворённых в масляной фазе с последующим нанесением на наполнитель. Соотношение биологически активных веществ в составе кормового витаминно-минерального концентрата подобрано таким образом, что обеспечивается максимальный синергетический эффект от действия антиоксидантов, нейтрализующих окислительные процессы, протекающие по свободнорадикальному механизму в организме сельскохозяйственных животных и птицы.

Как показали научно-производственные опыты, одним из экономических преимуществ применения разработанного кормового витаминно-минерального концентрата в рационе цыплят-бройлеров является снижение расхода корма на единицу прироста живой массы, а именно снижение расхода корма на 4,78% при опережении прироста массы на 13,17% по сравнению с контрольной группой, что объясняется нормализацией работы барьерных органов (в первую очередь почек и печени) за счёт введения в рацион биологически активных веществ. Иначе говоря, применение кормового витаминно-минерального концентрата позволяет увеличить конверсию корма и нормализовать обменные процессы в организме цыплят-бройлеров.

Применяя в рационах кормления кормовой витаминно-минеральный концентрат, птицефабрики получают экономический эффект от снижения расходов на приобретение корма, несмотря на то что в рацион вводится такая статья расходов, как приобретение кормовой добавки. Наряду с этим они также получают дополнительный доход от темпов прироста цыплят-бройлеров или выхода на яйцекладку ремонтного стада кур-несушек в более ранний период.

В первом случае достижение контрольной массы, при которой можно производить убой птицы, может наступить раньше, что сокращает сроки содержания птицы и позволяет нарастить производство либо при сохранении сроков откорма увеличить выход мясной продукции.

Во втором случае, учитывая, что репродуктивная система кур-несушек не рассчитана на увеличение количества яиц за весь период их жизни, экономический эффект будет заключаться в сокращении срока жизни птицы, что снижает расходы на её содержание при явном повышении качества яиц как по категории, так и по пищевой ценности.

Кроме этого по данным научно-производственного опыта установлено, что содержание белка, жира, фосфолипидов, витаминов А и Е в мясе цыплят-бройлеров, получавших с основным рационом кормовой витаминно-минеральный концентрат, выше, чем в мясе цыплят-бройлеров контрольной группы. При этом содержание белка и жира в мясе цыплят-бройлеров опытной группы выше по сравнению с содержанием белка и жира в мясе цыплят-бройлеров контрольной группы на 7,23% и 2,05% соответственно, а содержание фосфолипидов в мясе цыплят-бройлеров опытной группы по сравнению с контрольной группой выше в 2,12 раза, витамина А – в 2,4 раза и витамина Е – в 2,2 раза.

Таким образом, пищевая ценность мяса цыплят-бройлеров, получавших кормовой витаминно-минеральный концентрат, более высокая по сравнению с мясом цыплят-бройлеров контрольной группы.

Следует отметить, что вареный фарш и бульон, приготовленные из мяса цыплят-бройлеров, получавших кормовой витаминно-минеральный концентрат, по органолептическим показателям превосходят вареный фарш и бульон, приготовленные из мяса цыплят-бройлеров контрольной группы. Так, суммарная балльная оценка органолептических показателей вареного фарша, приготовленного из мяса цыплят-бройлеров, получавших кормовой витаминно-минеральный концентрат, составила 44,0 балла, контрольной группы – 40,5 балла, а бульона – 43,0 и 38,0 балла соответственно.

Таким образом, мясо цыплят-бройлеров, получавших при кормлении с основным рационом кормовой витаминно-минеральный концентрат, по пищевой ценности и кулинарным свойствам превосходит мясо цыплят-бройлеров контрольной группы, получавшей основной рацион.

При изучении влияния кормового витаминно-минерального концентрата на пищевую ценность яиц от кур-несушек установлено, что количество яиц первой категории в группе, получавшей кормовой витаминно-минеральный концентрат, по сравнению с этим показателем в контрольной группе выше на 13,2%, что подтверждает положительное влияние кормового витаминно-минерального концентрата на качество яиц.

Содержание жира, фосфолипидов, витаминов А и Е в яйцах от кур-несушек, получавших с основным рационом кормовой витаминно-минеральный концентрат, выше, чем содержание указанных веществ в яйцах от кур-несушек контрольной группы, а именно: жира – на 7,49%, фосфолипидов – в 1,93 раза, витамина А – в 2,41 раза, витамина Е – в 2,04 раза.

Таким образом, мясо цыплят-бройлеров, получавших кормовой витаминно-минеральный концентрат, по пищевой ценности и кулинарным свойствам превосходит мясо цыплят-бройлеров контрольной группы, а также яйца от кур-несушек, получавших кормовой витаминно-минеральный концентрат, по пищевой ценности и качеству превосходят яйца от кур-несушек контрольной группы благодаря прижизненному формированию указанных показателей путём введения в их рацион кормового витаминно-минерального концентрата.

Е. ВИКТОРОВА, д. т. н.,
М. ЛУКЬЯНЕНКО, к. т. н.,
С. ГОРЛОВ, к. т. н.,
Р. КАЗАРЯН, д. т. н.,
В. ГОРОДЕЦКИЙ, к. т. н.,
КНИИХП – филиал ФГБНУ СКФНЦСВВ