Кавитационные технологии в пищевой промышленности

Применение кавитационной технологии обработки пищевых сред и воды в России разрешено на основе соответствующих санитарно-эпидемиологических заключений и сертификатов

Не в такие уж далекие времена все производственники обменивались между собой передовым опытом. Техники, технологи, инженеры, организаторы производства ездили знакомиться с новинками в Москву, Калининград, Астрахань, Питер и даже Владивосток. Обмен опытом обогащал не только производство, но и работников - духовно. Устанавливались деловые и дружеские связи, создавались творческие коллективы для разработки новых технологий. Каждый чувствовал себя необходимой частичкой огромного трудового сообщества, цель которого - благополучие всей страны. В нынешние времена акценты несколько сместились, и большинство хочет благополучия в первую очередь для себя, забывая о древней истине: благополучия можно достигнуть только в благополучной стране. Общее же благополучие предполагает общий труд и зиждется на усвоении коллективного опыта.

Мы предлагаем вам статью Юрия Грачева об опыте наших соседей по Северо-Западному региону - Вологодского мясокомбината, который, применив технологию переработки сельскохозяйственного сырья, разработанную учеными и специалистами академической организации Российской академии естественных наук ООО «Астор-С», существенно сократил использование небезопасных для здоровья человека химических и комплексных пищевых добавок, увеличив при этом выход качественной мясной продукции.

По словам академика Российской академии сельхознаук Виктора Панфилова, эта технология при широком ее внедрении на мясных, молочных, мукомольных, хлебопекарных и других предприятиях может стать одним из важных резервов успешной реализации национального приоритетного проекта «Развитие АПК».

Известно, что при производстве мясных, молочных, хлебных и многих других пищевых продуктов добавляются различные химические и биологические компоненты. Делается это с целью улучшения переработки животного и растительного сырья и увеличения объемов производства продукции. Поступает сырье на промышленные объекты, как правило, в замороженном или высушенном виде, и изготовить из него колбасы, копчености, фарш, полуфабрикаты, кефир, ряженку, хлеб, булочки и другие продукты питания без специальных пищевых добавок зачастую не представляется возможным.

Приходится искусственно добавлять в пищевое сырье воду, которая в значительной мере и определяет технологические свойства выпускаемой продукции. Для этого предусмотрены специальные операции восполнения природной влаги, утерянной биологической массой при хранении. Сделать это непросто: биомасса, переставшая быть живой и подвергнутая большим перепадам температур, не принимает эту воду, отторгает ее. Тут на помощь и приходят специальные водосвязывающие вещества - химические добавки.

Переработчики и в России, и в других странах давно ставят перед учеными вопрос: нельзя ли избавиться от этих чужеродных по отношению к пищевому продукту элементов или хотя бы существенно сократить их количество? Над этой проблемой долгие годы бились лучшие умы Европы и Америки. Решить задачу удалось коллективу ООО «Астор-С», большинство членов которого являются специалистами оборонной промышленности.

- Тут все дело в самой воде, - поясняет научный руководитель проекта, доктор технических наук Сергей Шестаков. - Вода, применяемая для переработки сельскохозяйственного сырья, требует специальной предварительной подготовки - активации. Тогда она способна усилить биохимические и физические процессы, возникающие при ее взаимодействии с компонентами пищевого сырья, и тем самым ускорить и улучшить его переработку. Известные способы активации, а самый простой из них - нагревание, либо энергоемки, либо малопроизводительны.

Разработанные нами технологии и специальное оборудование, не имеющие аналогов в мире, позволяют, не нагревая воду, доводить ее до состояния кипятка и при этом существенно сократить применение различных пищевых добавок, в том числе импортных: комплексных и весьма дорогих.

Метод усиления активности, то есть растворяющего действия влаги, поступающей при переработке сельскохозяйственного сырья, разработанный вологодскими учеными, основан на использовании энергии так называемой кавитации. В дословном переводе с латинского кавитация - это пустота, образование и схлопывание микроскопических пузырьков в жидкости под влиянием внешних сил. Наиболее известное действие этого явления ведет к разрушению металлических частей турбин, гребных винтов, других механизмов, работающих в воде при переменном давлении. Но именно оно и стало в производстве пищевых продуктов мощным фактором технологического преобразования.

Внешнее проявление феномена заключается в том, что вода, подвергнутая кавитации, приобретает некоторые свойства кипятка, оставаясь при этом совершенно холодной. Она так же, как кипяток, становится мощным растворителем и способна активно соединяться с белками и другими природными высокомолекулярными компонентами сельскохозяйственного сырья. Но, оставаясь холодной, в отличие от настоящего кипятка, такая вода уже не разрушает и не изменяет их естественные свойства, что очень важно для пищевой промышленности и медицины.

В 2005 году в соответствии с Женевским договором о международной регистрации научных открытий автору С.Д.Шестакову, описавшему особый вид этого явления и закономерности его возникновения, был выдан диплом на открытие в области физики. Сегодня применение кавитационной обработки пищевых сред и воды, а также использование для этого специальной аппаратуры (кавитационных реакторов) в России официально разрешено на основе соответствующих санитарно-эпидемиологических заключений и сертификатов. Разработки, сделанные на базе открытия, запатентованы в нашей стране и за рубежом по процедуре «Patent Cooperation Tredy». Получено более двух десятков патентов.

- Новый метод управляемого соединения воды с пищевыми биополимерами (гидратация), - подчеркивает генеральный директор ООО «Астор-С» Константин Никольский, - уже опробован и успешно применен на целом ряде перерабатывающих предприятий в мукомольной, хлебопекарной, комбикормовой, мясоперерабатывающей и молочной отраслях промышленности. В мукомольном производстве кавитационная обработка воды, используемой для увлажнения зерна, резко сокращает время его подготовки к помолу. Так, на Костромском комбинате хлебопродуктов, где проходила промышленные испытания эта технология, подготовка зерна сократилась в три раза, а энергозатраты уменьшились на 3 кВт/ч с каждой тонны размалываемой пшеницы. Повысилась ритмичность работы комбината, возросла рентабельность получаемой продукции.

По расчетам специалистов ВНИИ зерна и продуктов его переработки, использование «холодного кипятка» на вновь построенных мукомольных заводах позволит получать удельную экономию в размере 500 рублей с каждой тонны зерна. Кроме того, по мнению ученых ГосНИИ хлебопекарной промышленности, применение такой технологии даст возможность получать качественную муку с хорошими хлебопекарными свойствами из низкосортного зерна. Хлеб, выпекаемый из такой муки, не черствеет 72 часа.

Удивительных результатов в своей работе при использовании новой технологии добился коллектив Вологодского хлебокомбината. Ему удалось с помощью эмульсий кавитационно обработанной воды в растительном масле избавиться от применения при выпечке хлеба дорогостоящих небезопасных для здоровья человека так называемых эмульгаторов и хлебопекарных улучшителей. Использование таких эмульсий разрешено нормативными документами Росстандарта, Института питания Российской академии медицинских наук и ГосНИИ хлебопекарной промышленности.

Технология кавитационной обработки воды и рассолов на Вологодском мясокомбинате исключила из конечного продукта неорганические влагоудерживающие и цветостабилизирующие добавки. Содержание, например, в мясном продукте поваренной соли снижено на 15-20 процентов, нитрита натрия - на 30 процентов, исключено применение фосфатов. А что такое избыточный фосфор в организме, хорошо знают люди, страдающие избыточным весом, остеопорозом и неправильным обменом веществ. Исключение же из мясопродуктов части солей натрия снижает потребление человеком ионов этого металла, что уменьшает вероятность развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Уже сегодня Вологодский мясокомбинат, имеющий в течение двух лет лицензию на использование технологии кавитационной обработки рассолов, выпускает мясные изделия с содержанием соли не выше 1,8 грамма на 100 граммов готового продукта. При этом сохраняется привычный вкус продукта, увеличивается срок его годности к употреблению почти втрое. В Европе мясопереработчики только еще поставили перед учеными задачу достигнуть в этом среднего показателя - 1,9 грамма на 100 граммов, кстати, до сих пор там официально действующая норма держится на уровне в среднем 2,3 грамма. Это довольно много.

Использование «холодного кипятка» в пищевой промышленности по методу вологодских ученых, кроме всего прочего, снижает бактериальную обсемененность фарша в 200-500 раз, значительно улучшая качество мясных изделий. Добавим, что положительную оценку этой технологии дали ученые ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова, Московского госуниверситета прикладной биотехнологии, института технологии продуктов питания университета Хойенхайма в Германии.

Особо следует сказать о переработке цельного молока, служащего сырьем для получения кисломолочных продуктов и творога. Попадая в кавитационный реактор вместе с некоторым количеством сухого молока, оно изменяет свою дисперсность, углеводный состав и стабилизируется. С помощью «холодного кипятка» обеспечивается сверхпропорциональное увеличение количества белков в этой смеси.

Таким образом, увеличивается объем производства кисломолочных продуктов без увеличения расхода цельного молока. Отмечено, что изменение свойств биополимерной его структуры под воздействием энергии кавитации улучшает качество выпускаемой кисломолочной продукции.

Этот эффект был недавно подтвержден опытами коллектива кафедры технологии молока Московского госуниверситета прикладной биотехнологии, которой руководит доктор технических наук, профессор Н.А.Тихомирова. Здесь на основе кавитационной технологии приготовления молочных смесей получили из молока 29 процентов творога при стандартной норме 14-17 процентов.

«Холодный кипяток» оказался ныне весьма пригодным и при производстве кормов для сельскохозяйственных животных и птицы. Кавитационная обработка воды, применяемой для увлажнения кормовой смеси, улучшает их усвояемость, обеззараживает и, что удивительно, увеличивает ее общий объем. А кавитационная обработка воды при поении животных во время откорма обеспечивает увеличение их привесов, сокращает сам процесс откорма и резко снижает заболеваемость и падеж скота.

В заключение скажем, что изучение удивительных свойств «холодного кипятка» продолжается. Ученые исследуют возможности его применения при длительном хранении зерна злаковых культур и сухих кормов, во время которого, как известно, образуются токсины микробного происхождения. Активно участвуя в реализации национального приоритетного проекта «Развитие АПК», ученые развернули широкий фронт работ по таким направлениям как «Предпосевная обработка семян с целью интенсификации роста растений и уничтожения вредной микрофлоры», «Отказ от применения антибиотических препаратов при воспроизводстве поголовья птицы», «Холодное извлечение полезных веществ из сырья растительного и животного происхождения», «Управляемый синтез молочных продуктов из натуральных компонентов, в том числе заменителей женского молока и продуктов лечебно-профилактического назначения» и другие.