Использование лазерной энергии при разделке рыбы (Канд. техн. наук Терещенко В.П., канд. техн. наук Мезенова О.Я., Рулев В.И. и Загородняя Д.И., КТИРПХ) (УДК 664.951.039)

При разделке рыбы все технологические операции, кроме зачистки брюшной полости от черной пленки, полностью механизированы. Черная пленка прочно связана со стенками брюшной полости, и окончательное ее удаление достигается ручной дозачисткой ножом или специальными щетками, что затрудняет переработку рыб, особенно маломерных, внедрение прогрессивных технологий.

В КТИРПХе предложен способ повышения технологичности разделки рыбы, заключающийся в том, что вместо удаления черную пленку обесцвечивают путем лазерной обработки брюшной полости.

Сложность обесцвечивания черной пленки (воздействием химических реагентов, электрофизическими способами, например, УФ, ИК, ТВЧ, СВЧ-излучением и др.) обусловливается ее природным строением и химическим составом, в частности, наличием в ее структуре пигментных клеток черного цвета - меланинов. Это полимеры сложной химической природы с относительно высокой молекулярной массой. Достоверно известна лишь валовая формула полимера - C₇₇H₉₈O₃₃N₁₄S. Меланины нерастворимы в воде и органических растворителях, инертны и устойчивы к воздействию окислительных и хлорорганических соединений. Они очень стабильны на различных стадиях развития рыб и не изменяются под воздействием пищеварительных ферментов.

Специфические особенности лазерного излучения - высокая монохроматичность, концентрация энергии при определенных параметрах только в поверхностном слое обрабатываемого материала, возможность передачи на значительное расстояние, широкое варьирование площади воздействия и плотности энергии - позволяют создать в структуре меланинов такие условия, при которых наступает изменение цвета пленки с черного или темно-серого до светло-серого или белого.

Известно, что механизм обесцвечивания меланинов заключается в изменении валентности атома серы дисульфидных связей и сульфгидрильных групп в меланинах от + 2 до + 4 и +6 (Бриттон, 1986).

Под действием лазерного излучения эти изменения в меланинах осуществляются за счет высокой плотности энергии, превосходящей критическое значение. При этом не разрушается пленка и не изменяются свойства мышечной ткани рыб под ней, так как основная часть поглощаемой энергии лазерного излучения расходуется на испарение влаги.

Разработанный способ обесцвечивания (осветления) брюшной пленки осуществляется следующим образом. Рыбу-сырец или предварительно размороженное сырье разделывают в следующей последовательности: разрезают по длине вдоль позвоночника, удаляют внутренности, зачищают брюшную полость от сгустков крови. При этом рыба распластывается (разделка на пласт) или получают два отдельных филейчика (разделка на филе). После этого пласт или филе с неудаленной черной брюшной пленкой сверху, перемещаясь на следующую операцию, подвергаются воздействию лазерного излучения в непрерывном или импульсно-периодическом (с высокой частотой повторения импульсов) режиме. Для этой цели эффективно применение установок с газовыми лазерами. Так, лазеры на азоте ЛГИ-21 и "Сигнал-3" (удобные для поверхностной обработки материалов с относительно большой площадью) имеют невысокую проникающую способность (глубина воздействия 0,01-0,7мм), соответствующую толщине черной пленки. Они работают в импульсном режиме, длина волны - 0,33 мкм, длительность импульса излучения-10-40 нс, частота повторения - несколько сот герц, энергия излучения в импульсе - 0,01 - 0,1 МДж. Малая длина волны облегчает фокусировку излучения, краткость воздействия практически исключает глубокое проникновение излучения и повреждение мышечной ткани под пленкой, а высокая частота повторения импульсов делает процесс обработки достаточно производительным. Пленка обесцвечивается и при изменении угла между поверхностью брюшной полости рыбы и направлением луча от 90° до некоторого критического значения. Концентрируясь в поверхностном слое брюшной полости рыб, энергия лазерного излучения способствует осветлению черной пленки.

При этом координаты цвета пленки, измеренные спектрофотометрически до и после лазерной обработки, увеличиваются на 30-35 %, что свидетельствует о значительной степени ее осветления. Так, у хека первоначальные координаты цвета (x₁₀=14,0; у₁₀=14,2; z₁₀=16,0) изменились до следующих: x₁₀=18,2; у₁₀=18,3; z₁₀=19,3.

Разделанная рыба с обесцвеченной (осветленной) брюшной пленкой поступает на дальнейшую переработку (на фарш, посол, копчение, вяление, приготовление консервов и т. д.). Получаемая продукция имеет лучший товарный вид за счет устранения неприятного цвета брюшной пленки.

В процессе обработки черной пленки по рассмотренным выше режимам при однократном воздействии импульса затраты энергии составляют в среднем до 2 кВт·ч на 100 кг рыбы.

В настоящее время в народном хозяйстве непрерывно расширяется и использование лазерного излучения. Быстрое развитие лазерной техники и технологии позволяет надеяться на практическую возможность аппаратурного оформления предложенного способа в рыбоперерабатывающем производстве.

Внедрение предлагаемого способа позволит увеличить производительность труда, высвободить людей от ручного, малоэффективного монотонного труда. После обработки лазерным излучением снижается уровень обсемененности микроорганизмами брюшной полости рыб. Лазерная обработка позволит также удлинить сроки хранения изготавливаемой из этого сырья готовой продукции (фарша, пласта холодного копчения и т. д.), повысить использование сырья на пищевые цели за счет брюшных частей рыбы, которые обычно удаляются при ручной дозачистке.

Осуществление этого способа особенно актуально при переработке маломерных видов рыб, разделка которых очень трудоемка.

Полная механизация процесса позволит более широко использовать их для производства пищевых продуктов.

Применение нового способа будет не только способствовать повышению эффективности процесса разделки, но и внедрению в рыбоперерабатывающее производство прогрессивных технологических решений.