Переработка кератинсодержащего сырья

  Главная       Учебники - Продукты питания      Справочник мастера цеха технических фабрикатов

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

 

 

Переработка кератинсодержащего сырья
 

 

 

На мясокомбинатах большой мощности кератинсодержащее сырье перерабатывают в горизонтальных вакуумных котлах и добавляют в готовую мясокостную муку (до 2-3%). Однако из-за того, что кератин не расщепляется ферментами желудочно-кишечного тракта, использование рого-копытной муки грубого помола в качестве добавки в животные корма нерационально.

В кератине содержится в среднем 5% углерода, 7 водорода, около 17 азота, 20 кислорода и около 6% серы. Он содержит все аминокислоты, в том числе и незаменимые. Поэтому кератинсодержащее сырье по химическому составу является полноценным продуктом для скармливания сельскохозяйственным животным.

Кератин не растворяется в холодной воде и весьма устойчив к воздействию высокой температуры, растворам солей, спирта, эфира, разведенных кислот. В слабых растворах щелочей кератин набухает, поглощая до 150% воды. При длительном воздействии щелочи или при нагревании пучки волокон дезагрегируются, образуя раствор.

Технология переработки кератинсодержащего сырья сводится к гидролизу. Самые распространенные виды гидролиза кератинсодержащего сырья - это кислотный, щелочной и водный.

Кислотный гидролиз. Его применяют для получения аминокислот. К загруженному в специальный эмалированный реактор промытому кератинсодержащему сырью добавляют техническую 28%-ную соляную кислоту. На одну весовую часть сырья расходуют одну объемную часть кислоты и такое же количество воды. Гидролиз проводят при температуре 115-120°С 4-6 ч при непрерывном перемешивании. Полученный гидролизат очищают, упаривают и выделяют из него аминокислоты, которые в свободном состоянии или в виде солей представляют собой белые кристаллические вещества. Водные растворы их имеют нейтральную, слабокислую или слабощелочную реакцию.

Аминокислоты необходимы для обеспечения роста сельскохозяйственных животных. Особенно важными в рационе их питания являются незаменимые аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, треонин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан. Добавление в корма сравнительно небольшого количества незаменимых аминокислот может повысить биологическую ценность белковых кормов. Глутаминовую кислоту и ее соль глутами-нат натрия широко применяют для улучшения вкуса пищи.

Для проведения кислотного гидролиза используют кислотоустойчивое оборудование и специальное оборудование для разделения, очистки и сушки аминокислот. Кислотный гидролиз широко распространен в пищевой и фармацевтической отраслях промышленности.

Щелочной гидролиз. Его осуществляют щелочами (гидратом окиси натрия, калия, кальция) для выработки кератинового клея, связующего материала ГК для литейных форм, органо-минеральных удобрений, пеногасителя и т.д.

При воздействии щелочей кератин гидролизуется и в раствор переходят образовавшиеся продукты распада кератина. При этом отщепляется значительная часть серы, входящей в молекулу кератина. Действие щелочи прежде всего сводится к гидролизу дисульфидной связи -S-S-. Оставшиеся сульфоновые кислоты неустойчивы в щелочных растворах, и в них протекают дальнейшие изменения. После расщепления цистиновых мостиков белок становится доступным воздействию протеолитическихферментов.

В Тернопольском филиале Львовского политехнического института разработан универсальный технологический метод переработки кератинсодержащих отходов, позволяющий получить продукт, содержащий комплекс аминокислот. По разработанной технологии для получения 13%-ного раствора щелочи в стальной чан вместимостью 300-400 л загружают 21 кг гидроперекиси калия или натрия и наливают 145 л воды.

После полного растворения раствор щелочи перекачивают в открытый котел, куда загружают 50 кг кератинсодержащих отходов. Затем в рубашку котла подают пар, доводя давление в ней до 0,4 МПа. Через 30-35 мин, когда содержимое котла нагреется до 100°С, давление в рубашке снижают до 0,1 МПа и поддерживают его на протяжении всего процесса гидролиза. Расщепление кератина проходит при периодическом перемешивании при температуре 100°С в течение 3 ч. После окончания гидролиза подачу пара прекращают, выпускают конденсат и охлаждают содержимое в течение 30 мин до температуры 45-50°С.

Полученный щелочной гидролизат представляет темно-зеленый однородный раствор со слабым аммиачным запахом плотностью 1120-1140 кг/м3 и pH 11. Раствор нейтрализуют до pH 6,5-7,0, добавляя в течение 25 мин при постоянном перемешивании 6-8 л фосфорной кислоты. Готовый продукт направляют потребителю или высушивают на распылительных сушилках.

Технологическая схема получения щелочного кератинового гидролизата в горизонтальном вакуумном котле отличается от технологии осуществляемой в котлах тем, что гидролиз проводится в горизонтальном вакуумном котле при периодическом перемешивании под давлением 0,2 МПа в течение 3 ч. Нейтрализуют гидролизат в специальном чане из нержавеющей стали, куда из мерника подается фосфорная кислота.

Во ВНИИМПе разработан щелочной гидролиз кератинсодержащего сырья с последующей нейтрализацией фосфорной кислотой. Этот способ дает возможность перевести в перевариваемую форму кератинсодержащие вещества и обогатить их некоторыми минеральными компонентами. Сущность способа заключается в том, что кератинсодержащее сырье загружают в автоклав и добавляют трехкратное количество 3%-ного раствора едкого натра (или калия). Гидролиз проводят 5-6 ч при давлении 0,2-0,3 МПа. После окончания процесса гидролизат поступает в нейтрализатор, снабженный мешалкой, где его обрабатывают ортофосфор-ной (или соляной) кислотой до pH 7. Готовый продукт содержит 20-22% сухих веществ, в том числе 15-16% протеина. Выход гидролизата составляет примерно четырехкратное количество от переработанного сырья.

Производство щелочного гидролизата осуществляют на линии производительностью 65 кг/ч, схема которой приведена на рис. 54. Расход пара на

1 т гидролизата составляет 1,5 т, электроэнергии 22 кВт; линию обслуживают 2 человека. Гидролизат кератинсодержащего сырья, полученный таким способом, используют для производства заменителя цельного молока (ЗЦМ), применяемого при выращивании молодняка сельскохозяйственных животных.

Для получения ЗЦМ используют стабилизированную пищевую цельную кровь или ее форменные элементы, гидролизат кератинсодержащего сырья, пищевой костный жир и сахар-песок.

Технология выработки ЗЦМ следующая. Форменные элементы пищевой крови (или цельную кровь) и щелочной гидролизат кератинсодержащего сырья при перемешивании подогревают до температуры 35-37°С. Костный жир растапливают и нагревают до температуры 45-50°С. В нагретый жир добавляют раствор антиокислителя (сантохин) из расчета 200 г на 1 т жира. Сахар-песок растворяют в подогретом растворе форменных элементов крови и гидролизата или в теплой воде.

 

 

Рис. 54. Схема линии производства гидролизата:

1 - насос; 2 - емкость для щелочи; 3 - автоклав для гидролизата; 4 - нейтрализатор; 5 - отстойник для жира; 6 - сборник крови; 7 - смеситель; 8 - гомогенизатор; 9 - сушилка; 10 - машина для зашивания мешков; 11 - машина для сварки полимерных пленок; 12 - весы; 13 - емкость для сахарного сиропа; 14 - подогреватель гидролизата; 15 - мерник для кислоты
 

 



Раствор форменных элементов крови, гидролизата, сахара-песка и жира с помощью насоса подают в смеситель, снабженный мешалкой. Для получения однородной массы смеситель гомогенизируют посредством ультразвуковых колебаний на гидродинамической установке с частотой 5-10 кГц в течение 10-15 мин или обрабатывают с помощью обычного гомогенизатора либо путем интенсивного перемешивания. После гомогенизации смесь высушивают на распылительной или вальцевой сушилке. Затем охлаждают и упаковывают в бумажные мешки.

Химический состав заменителя цельного молока: 7,8% влаги, 37,6 жира, 41,9 протеина, 1,8 минеральных веществ, 10,9% безазотистых экстрактивных веществ; калорийность составляет 1654 кДж/кг.

Водный гидролиз. Его применяют на мясокомбинатах при изготовлении роговой муки, предназначенной для цементации стали в машиностроительной и металлургической промышленности. Рого-копытная мука должна соответствовать ОСТ 49 149-80.

На производство рого-копытной муки используют все виды рого-копыт-ного сырья, не отвечающего требованиям к поделочным рогам и копытам, а также отходы рого-копытного сырья от производства товаров народного потребления, допущенные ветеринарным надзором к выработке технических продуктов.

Рога должны быть без лобовых костей, копыта - без костей. Из рогов крупного рогатого скота должны быть удалены стержни. Допускается использование волоса, шерсти и щетины, поделочных рогов и копыт при невозможности их применения по назначению.

Сырье, предназначенное для переработки на рого-копытную муку, сортируют на рога и копыта. При небольшом поступлении сырья сортировку не производят. Затем сырье 5-8 мин промывают проточной водой при температуре 40-60°С в центрифуге и барабане. Сырье подвергают водному гидролизу под давлением в горизонтальных вакуумных котлах или диффузорах. В горизонтальные вакуумные котлы вместимостью 4,6 м3 загружают 800-1000 кг, а вместимостью 2,8 м3 - до 500 кг рого-копытного сырья. Рого-копытное сырье или отдельно рога заливают водой до покрытия. При переработке копыт в горизонтальном ваккумном котле туда добавляют 300-400 л воды. В диффузор вместимостью 5 м3 загружают 2-2,5 т рого-копытного сырья. Рого-копытное сырье перерабатывают по приведенным режимам (табл. 20).

Высушенная масса дробится на машинах разных конструкций (молотковая дробилка, шаровая мельница, дезинтегратор и др.) и направляется на просеивание самотеком или транспортерами различной конструкции. После размола рого-копытную муку просеивают через сита с отверстиями диаметром 0,5; 1,5 и 4,0 мм. В зависимости от крупности помола муку подразделяют на мелкую (размер частиц менее 0,5 мм), среднюю (размер частиц от 0,5 до 1,5 мм), крупную (размер частиц от 1,5 до 4 мм). Выход рого-копытной муки 53% от массы сырья.

Просеянную муку упаковывают или передают транспортерами в бункера Специалисты Киевского технологического института пищевой промышленности и ВНИИМПа разработали способ получения кормового белкового концентрата (КБК) из кератинсодержащего сырья поверхностным гидролизом под давлением в вакуумных котлах с использованием мочевины. В котел загружают сырье и воду в соотношении 1:1.

В вакуумный котел одновременно с сырьем загружают кристаллическую мочевину (1% массы сырья). Термическую обработку кератинсодержащего сырья проводят в вакуумном котле с соблюдением режимов, указанных в табл. 20.

Высушенную шквару выгружают в транспортное устройство или напольные тележки, минуя отцеживатели, и направляют на охлаждение в тележках, бункерах или других емкостях. Затем ее просеивают через сито с отверстиями диаметром 3 мм, очищают от металлопримесей, упаковывают, взвешивают и передают на склад. Отсев направляют на повторную переработку вместе с сырьем.

Кормовой белковый концентрат по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям должен соответствовать приведенным требованиям.

 

Ферментативный гидролиз. При использовании этого метода сырье сортируют, промывают, загружают в горизонтальный вакуумный котел, заливают трехкратным количеством раствора мочевины и бикарбоната натрия и обрабатывают 2,5 ч при давлении 0,2 МПа. После окончания гидролиза жидкую фракцию сливают через кран. Размягченное сырье измельчают в волчке, загружают в мешалку и добавляют фермент - технический панкреатин. В ту же мешалку подают жидкость, слитую из котла. Ферментацию ведут 10ч при температуре 18-20°С. Полученный гидролизат высушивают в распылительных сушилках.

Выход готового продукта 70-75%. Химический состав гидролизата характеризуется следующими данными (%): влага - 5, протеин - 75, зола - 3, мочевина - 0,44, аминный азот -1,71. Гидролизат содержит полный набор незаменимых аминокислот.

Гидролизат кератинсодержащего сырья, полученный ферментативным методом, можно использовать для замены 15% (по протеину) мясокостной муки.

Переработка перо-пухового сырья на кормовую муку. Малоценное перо - подкрылок и перо-пуховые отходы относятся к кератинсодержащему сырью. В нативном состоянии кератин пера, как и кератин других образований (рога, копыта, волос, щетина и др.), не усваивается организмом животных, так как ферменты желудочно-кишечного тракта его не расщепляют. Поэтому для перевода нативного кератина в усвояемую форму, его подвергают специальной обработке, цель которой - разрушить компактную структуру кератиновой молекулы до получения компонентов и отдельных аминокислот.

Разрушение (гидролиз) кератина можно осуществить, воздействуя на него растворами кислот и щелочей. При известных условиях кератин пера можно гидролизовать в воде при повышенной температуре. Водный гидролиз перо-пухового сырья осуществляют в горизонтальных вакуумных котлах.

Перо-пуховое сырье, поступающее в цех технических фабрикатов, должно иметь естественную влажность (примерно 12%), быть доброкачественным, без посторонних примесей. При поступлении сырья с повышенным содержанием влаги его массу пересчитывают на стандартную влажность.

В зависимости от вида сырья и вместимости горизонтальных вакуумных котлов загрузку проводят по ориентировочным нормам, приведенным в табл .21. массу выгружают в отцеживатель, в течение 6-8 ч выдерживают до температуры 18-20°С, после чего направляют на дальнейшую обработку - измельчение, просеивание, очистку от металломагнитных примесей, упаковку, маркировку ихранение.