Рыба и другие морепродукты

РАЗДЕЛ 1 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ РЫБООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Глава I. СЫРЬЕ И МАТЕРИАЛЫ РЫБНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Рыба и другие морепродукты

Для производства пищевой и технической продукции в рыбной промышленности используют сырье, добываемое в водоемах, а также различные вспомогательные материалы. Сырьем являются рыбы, каль­мары, креветки, водоросли и другие морепродукты. К вспомогатель­ным материалам относят пищевые продукты, которые вносят в при­готовляемые рыбные продукты. Это вода, поваренная соль, раститель­ные масла, концентрированные томатопродукты, мука, сахар, пряности и пр.

Для хранения и транспортирования продукции необходима тара, которую изготовляют из металлов, стекла, пластмасс, древесины и др.

Для разработки технологического процесса и создания технологи­ческого оборудования надо знать свойства и характеристики объекта обработки. Именно свойства объекта обработки, например рыбы, опре­деляют технологический процесс, конструкцию и размеры оборудо­вания.

Рыба, являющаяся основным сырьем рыбной промышленности, отличается разнообразными физическими свойствами, химическим составом, органолептическими характеристиками, определяющими ее пищевую ценность. При механической обработке рыбы необходимо знать форму и строение ее тела, длину рыбы и отдельных ее частей, насыпную массу, прочность тканей, а также коэффициенты трения о различные по­верхности. Если рыба подвергается тепловой обработке, посолу, коп­чению, сушке или вялению, то следует располагать дополнительными данными о химическом составе, теплоемкости, тепло- и массопроводности тканей ее тела.

Тело рыбы состоит из трех плавно переходящих одна в другую частей: головы, туловища и хвоста. К голове относят часть тела от вер­шины рыла до конца жаберных крышек. Туловищем считают часть тела между концом жаберных крышек и анальным отверстием. Хвост распо­ложен после анального отверстия и включает хвостовой стебель и хвос­товой плавник.

Тело рыб покрыто кожей, на поверхности которой находится чешуя.

У некоторых рыб (осетровых) на коже имеются еще и заостренные костные плавники (щитки, или жучки). Под кожей расположены мыш­цы, которые и образуют съедобную часть - мясо рыбы. Мышцы удержи­ваются скелетом. В брюшной полости рыб находятся внутренности: органы пищеварения, размножения и пр. Внутренние органы - печень, икра, молоки — являются ценным сырьем для приготовления делика­тесных продуктов.

Различают четыре основные формы тела рыб: торпедообразная, стреловидная, плоская и змеевидная. Для представления о форме тела рыб достаточно иметь два вида: вид сбоку и поперечное сечение тела в его наибольшей толщине (или высоте). Поперечное сечение тела рыб опре­деляют, используя коэффициент овальности сечения рыбы, представля­ющий собой отношение площади поперечного сечения рыбы к площади круга, у которого диаметр равен наибольшему линейному размеру сечения тела,

Значения коэффициента овальности

Треска	0,818
Мерлуза	0,578 – 0,708
Путассу	0,537 – 0,598
Кильки	0,50
Сельдь	0,366 – 0,466
Лещ	0,288 – 0,364
Палтус	0,135 – 0,186
камбала	0,0089 – 0,147

На рис. 1 дана схема размеров рыбы торпедообразной и плоской форм, имеющих большое значение при разработке технологического процесса и выборе конструкций узлов машины.

Размеры рыб указаны в справочниках (см, Справочник технолога рыбной промышленности), Там обычно приводятся: промысловая длина , абсолютная длина L, максимальная высота тела рыбы H и макси­мальная толщина В. Однако перечисленных размеров тела рыбы недо­статочно для конструирования машины, поэтому необходимо знать другие размеры, например длину головы , брюшной полости и т. д.

Геометрическое подобие рыб заключается в том, что у рыб одного вида между размерами всей рыбы и ее отдельных частей соблюдаются отношения, например

Геометрическое подобие рыб заключается в том, что у рыб одного

(1-1)

Члены показывают, что приведенные отношения мо­гут колебаться от до , что естественно для всех живых ор­ганизмов, так как у них нет точного подобия формы.

Для атлантической сельди, сардины, скумбрии и ставриды:

(1-2)

Масса рыбы зависит от ее размеров, например длины L (табл. 1). Если длина одной рыбы равна , а другой , то массы этих рыб свя­зываются следующим уравнением:

, (1-3)

где k — показатель степени, зависящий от вида рыб; для окуня он близок к 3; для кеты и атлантической сельди k = 2,6.

1. Длина и масса тела некоторых видов рыб

Рыба	Длина, см	Масса, кг	Рыба	Длина, см	Масса, кг
Осетр	100 – 160	8 – 25	Сельдь атлантическая	22 – 35	0,1 - 0,4
Кета	50 – 80	1,5 – 5,0	Килька ааспийская	6 – 12	0,004 – 0,04
Треска	35 - 80	0,4 - 5,0

Плотность рыбы (свежей и уснувшей) в среднем равна 1010 , т, е. весьма близка к плотности воды; плотность потрошеной рыбы рав­на 1050-1080 , плотность кожи - 1070-1120 , чешуи -1300-1550 . Эти данные показывают, что потрошеная рыба, кожа и чешуя тонут в воде. Плотность рыбы уменьшается с увеличением ее жирности.

Известно, что плотность льда ниже плотности воды, поэтому при за­мораживании рыбы и других морепродуктов их плотность уменьшается приблизительно на 5—8 %. Так, плотность сазана при температуре минус 8 °С равна 922 , а при 15 °С - 987 , Поэтому, конструируя блок-форму морозильного аппарата, необходимо предусмотреть меры, позволяющие замораживаемой рыбе увеличивать свой объем.

Насыпная, или объемная, масса есть масса рыбы или другого сырья (в кг) в одном кубометре. Насыпная масса зависит от состояния рыбы. Живая рыба полнее заполняет объем, снулая — меньше, а заморожен­ная имеет наименьшую насыпную массу. Так, в одном кубометре помещается 710 кг свежего, 690 кг снулого и 480 кг мороженого судака. Массовый состав рыбы есть выраженные в процентах массовые доли органов и отдельных частей тела рыбы (табл. 2),

1. Массовый состав рыб (в %)

Рыбы	Головы	Мясо	Кожа	Кости и хрящи	Плавни­ки	Чешуя	Внутрен­ности
Осетр	18,0	49,0	5,5	7.5	2,5	2,0	15,0
Кета	14,5	56,0	2,0	7,5	3,0	3,0	12,5
Треска атланти- ческая	20,0	49,0	3,5	8,0	2,0	-	16,0
Сельдь атланти- ческая	12,5	62,0		6,5	1,5	1,5	15,0
Скумбрия атлан- тическая	22,5	50,0	2,0	8,0	1,0	-	14.5
Хек серебрис- тый	16.5	54,0	2,0	6,0	2,0	1,5	16,5

Данные о массовом составе рыбы необходимы при проектировании линий для расчета материальных балансов и подбора транспортных средств и технологического оборудования; их используют также при конструировании и оценке рыбообрабатывающих машин.

Тело рыбы условно можно разделить на съедобные и несъедобные части, К съедобным частям относят мясо и достаточно развитые части тела рыб: икру, молоки, печень; все остальные части тела считаются несъедобными.

Химический состав рыб зависит от вида рыбы, ее возраста, пола, места обитания и времени вылова. Основные химические составляющие тканей тела рыб — белки, жиры, вода и различные минеральные вещест­ва. Среднее содержание этих веществ в съедобной части рыб, т. е. в мясе, приведено в табл. 3.

1. Общий химический состав мяса рыб (в %)

Рыбы	Вода	Жир	Белки	Минеральные вещества
Осетр	64,1 – 73,1	15,1 – 6,5	14,7 – 18,7	0,8 – 1,08
Кета	65,9 – 85,7	12,3 – 0,2	13,3 – 23,3	0,4 – 1,7
Сельдь атлантическая	53,3 – 75,8	27,9 – 4,4	16,0 – 20,0	0,6 – 1,8
Треска	78,5 – 82,0	1,2 – 0,2	16,1 – 19,3	0,8 – 1,9

Чтобы правильно использовать данные, приведенные в табл. 3, ука­жем на характерную особенность химического состава рыб. Суммар­ное содержание воды и жира в теле рыбы - почти постоянная величи­на, в среднем равная 78-79 %. Поэтому чем больше жира в рыбе, тем меньше в ней воды. Доля воды, приведенная в табл. 3, есть влажность мяса рыбы.

Коэффициент трения рыбы о любую поверхность зависит от вида рыбы и поверхности, о которую трется рыба. Кроме того, коэффици­ент трения при скольжении рыбы зависит от того, как движется ры­ба (хвостом или головой вперед), а также от скорости скольжения. При движении рыбы головой вперед коэффициент трения при сколь­жении меньше, чем при движении хвостом вперед. Коэффициент тре­ния уменьшается при увеличении скорости скольжения. Коэффициент трения покоя является максимальным коэффициентом.

Прочность тканей тела рыбы необходимо знать для расчета сил, возникающих при резании. Чтобы определить расход энергии на реза­ние (разрушение) тканей, надо знать величину удельной работы реза­ния. Удельной работой резания (в ) называют работу, ко­торую надо совершить, чтобы разрезать продукт поперечным сечением в один квадратный метр.

Для расчета сил, возникающих при резании тканей, используют удельную силу резания а. Удельная сила резания (в Н/м), приклады­ваемая к режущей кромке ножа, равна силе, которая прикладывает­ся при резании к одному метру режущей кромки. Самой прочной тканью является костная ткань . Прочность мышечных волокон (мяса) .

Теплотехнические свойства сырья необходимы для расчета про­цессов нагревания и охлаждения, замораживания и дефростации, т. е. размораживания/

Удельная теплоемкость многих тканей неизвестна, однако ее мож­но вычислить, если известен химический состав, по формуле

, (1-4)

где - доли белка, жира, воды в продукте (приведены в справочниках и табл. 3); - удельная теплоемкость белка с содержащимися в теле рыбы ми­неральными веществами; ; - удельная теплоемкость жира; ; - удельная теплоемкость воды; .

Коэффициент теплопроводности есть количество теплоты, проходя­щее за секунду через поверхность в 1 при градиенте в один градус на один метр в направлении теплового потока, измеряемое в . Коэффициент теплопроводности при положительных температурах об­работки рыбы мало зависит от температуры и в среднем равен 0,47— 0,50 . У мороженой рыбы коэффициент теплопроводности резко возрастает. Он значительно зависит от влажности рыбы.

Коэффициент температуропроводности характеризует тлплоинерци-онные свойства тела: чем быстрее тело нагревается или охлаждается при прочих равных условиях, тем больше его коэффициент темпера­туропроводности. Его определяют по формуле

, (1-5)

где - коэффициент теплопроводности, ; с - удельная теплоемкость. ; - плотность рыбы, кг/м3.

Криоскопическая температура есть температура, при которой в те­ле рыбы при охлаждении появляются первые кристаллы льда. Крио­скопическая температура для пресноводных рыб равна минус 1 °С, для морских минус 1,5-2,0 °С. При понижении температуры ниже крйоскопической в рыбе быстро нарастает масса вымороженной влаги. Так, уже при минус 2 °С у пресноводных рыб вымерзает до 50 % вла­ги. При дальнейшем понижении температуры продолжается образова­ние новых кристаллов льда, хотя и с меньшей скоростью. Полное вы­мораживание влаги, содержащейся в теле рыб, наступает при темпе­ратуре, близкой к минус 65°С.

Энтальпия есть количество тепловой энергии, содержащейся в од­ном килограмме вещества. Понижая температуру тела рыбы, умень­шают его энтальпию. Известно, что при абсолютном нуле температуры в теле нет тепловой энергии; энтальпия этого тела равна нулю. В рас­четах тепловых балансов используют разности энтальпии, поэтому эн­тальпию можно отсчитывать от величины ее при произвольно принятой температуре, например при минус 20 ° С или минус 40 °С. Любое из этих значений энтальпии можно принять за нуль. Значения энтальпии некоторых видов рыб и рыбного фарша, вычисленные от условного нуля, приведены в табл. 4.

1. Энтальпии (в кДж/кг) некоторых видов рыб и рыбного фарша

Температура, °С	Сельдь (20 % жира)	Треска	Морской окунь	Рыбный фарш
-40	0,0	0,0	0,0	-
-30	20,1	19,1	19,1	-
-20	42,3	41,9	41,4	0,0
-15	56,1	56.2	55,1	14,7
-10	73,2	74,3	72,2	34.7
-5	101,3	105,3	100,8	67,1
	278,4	323,3	318,3	281,3
+1	282,0	326.5	322,1	285,1
+5	296,4	341,6	336.1	300,0
+10	314,4	359,9	354,1	319,0
+20	348,8	396,6	390,2	352,5

Пример. Требуется разморозить 50 кг рыбного фарша, взятого при темпера­туре минус 15 °С. Разморозить - это нагреть фарш до температуры 1 °С, при ко­торой в фарше наверняка не останется кристаллов льда.

Из табл. 4 берем величину энтальпии рыбного фарша при температурах ми­нус 15 °С ( = 14,7 кДж/кг) и 1°С. Повышение энтальпии фарша при нагре­вании определяем как разность . Теплоту, необходимую длянагревания фарша, вычисляем по формуле или .

В заключение отметим, что при создании оборудования для пере­работки других морепродуктов (крабов, креветок, водорослей или от­ходов рыбообрабатывающего производства) придется так же подроб­но, как и для рыбы, изучать форму, размеры, физические, химиче­ские и прочие свойства конкретных объектов обработки.