Переработка кератинсодержащего сырья

 
 
 

     2. ОБРАБОТКА И ПОЛУЧЕНИЕ КЕРАТИНСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ 

     Технология  переработки кератинсодержащего сырья животного происхождения (пух, перо, волос, рога, копыта и др.) заключается в его водном, кислотном, щелочном и ферментативном гидролизе.

     Водный  гидролиз применяют для получения  рого-копытной муки для нужд металлургической и машиностроительной промышленности. Для этого рога и копыта промывают в течение 5-8 минут проточной подогретой до 40-60 °С водой в центрифуге или барабане. Затем отходы загружают в горизонтальные вакуумные котлы (из расчета 800-1000 кг в котел объемом 4,6 м³) и заливают водой до их полного покрытия. Стерилизацию и гидролиз рого-копытного сырья ведут при температуре 130-140 °С в течение 4-5 часов. Сушку гидролизованной массы ведут по общепринятой технологии.

     Кислотный гидролиз применяют для получения  аминокислот. Гидролиз проводят в эмалированных  реакторах. Предварительно отходы промывают  водой, загружают в реактор и  заливают 28%-ной технической соляной  кислотой и водой в соотношении  по объему 1:1:1. Рого-копытное сырье гидролизуют при температуре 115-120 °С в течение 4-6 часов при непрерывном перемешивании. Гидролизат подвергают упариванию и выделяют аминокислоты, которые представляют собой белые кристаллики, используемые в рационах сельскохозяйственных животных, в фармацевтической и пищевой промышленности.

     Щелочной  гидролиз осуществляют с помощью  гидрата окиси натрия, калия, кальция  с целью использования конечного  продукта для изготовления кератинового клея, связующего материала литейных форм, органо-минерального удобрения, пеногасителя и др. Щелочной гидролиз проводят двумя способами.

     По  первому способу в отдельной  емкости готовят 13%-ный раствор  щелочи. Для этого в стальной чан  вместимостью 300-400 литров загружают 21 кг гидроперекиси калия или натрия и наливают 145 литров воды. После полного растворения раствор перекачивают в открытый котел, в который загружают 50 кг кератинсодержащего сырья. Затем в рубашку котла подают пар под давлением 0,4 МПа. Когда содержимое котла нагреется до 100 °С, давление в рубашке котла понижают до 0,1 МПа. Гидролиз ведут при 100 °С в течение 3 часов. По завершении процесса гидролиза прекращают подачу пара, выпускают конденсат и охлаждают содержимое в течение 30 минут до температуры 45-50 °С. Полученный гидролизат (темно-зеленый раствор с рН=11) подвергают нейтрализации до рН=6,5-7, добавляя в течение 25 минут 6-8 литров фосфорной кислоты при постоянном перемешивании. Готовый продукт отправляют потребителю или высушивают по общепринятой технологии. По второму способу гидролиз кератинсодержащего сырья ведут в горизонтальном вакуумном котле под давлением 0,2 МПа в течение 3 часов. Нейтрализацию осуществляют в специальном чане из нержавеющей стали, куда подается фосфорная кислота.

     При ферментативном гидролизе сырье  промывают и загружают в горизонтальный вакуумный котел, в который наливают трехкратный раствор мочевины и бикарбоната натрия, после чего массу обрабатывают в течение 2,5 часов при давлении пара 0,2 МПа. По окончании гидролиза жидкую фракцию сливают, а размягченное сырье размельчают на волчке, загружают в мешалку и добавляют фермент - технический панкреатин. В ту же мешалку подают жидкость, слитую из котла. Ферментацию ведут в течение 10 часов при температуре 18-20 °С. Полученный гидролизат высушивают в распылительных сушилках.

     Итак, для переработки кератинсодержащего сырья применяют его измельчение в порошок, взаимодействие с химическими веществами, ферментами и тепловой обработкой.

     Повышение способности кератинов вступать в реакцию связано с необходимостью разрушения их дисульфидных связей. Это достигается различными способами: нагревом на воде, путем окисления, восстановления и гидролиза.

     Для растворения кератинов применяют  в основном такие окислители, как  бром, перекись водорода в щелочной среде. Для гидролитического разложения кератинов применяют термическую  обработку в водной среде, растворы минеральных кислот или щелочей, а также ферменты.

     В настоящее время для получения  аминокислот и пищевых продуктов  применяют кислотный гидролиз, а для выработки кормового белка – кислотный и щелочной.

     Рассмотрим  методы переработки кератинсодержащего сырья в России и за рубежом.

     Основные  технологические режимы применяемые в настоящее время способов кислотного и щелочного гидролиза кератинсодержащего сырья представлены в таблице 4.

     Таблица 4 – Основные технологические режимы способов кислотного и щелочного гидролиза кератинсодержащего сырья

     

Страна (разработчик)	Вид получаемой продукции	Способ гидролиза	Применяемая аппаратура
Россия	Корма, пищевые  добавки	1) Щелочной с предварительным набуханием в течение суток 2) кислотный	Железобетонные  чаны, автоклав
Украина	Аминокислоты, корма и заменитель цельного молока	Кислотный Щелочной	Автоклав
Польша	Корма	Щелочной	Автоклав
Германия	Фармацевтические  препараты	Кислотный	Открытый котел
Болгария	Пищевые и кормовые добавки	Кислотный	Открытый котел

 

       В Болгарии было установлено, что при  скармливании животным гидролизата рогов и копыт вместе с кукурузной и ячменной дертью, содержащийся в 8гидролизате азот усваивается в организме животного аналогично азоту подсолнечника.

       Для получения пищевых продуктов  применят гидролиз кислотный и проводят при температуре 102 ⁰ С в течение 10 часов. Используют как приправу, улучшающую вкусовые качества и повышения питательности пищи.

       В Польше для получения  белковой кормовой добавки из кератина применяют гидролиз кератинсодержащего сырья гидроокисью кальция в течение 3 ч при давлении 0,2 МПа.

       В США получают белки из шерсти, перьев, рогов, копыт и другого сырья  путем их гидролиза при температуре 10-70⁰ в жидкой среде, содержащей 0,1-5% протевзы, элифатический спирт и восстановитель дисульфитных связей. полученный в результате такой обработки белковый продукт используют в качестве корма для домашних животных.

       В Японии разработан способ приготовления  высокопитательного концентрата супа из гидрализованных кератинов, содержащих полный набор аминокислот.

       В германии получают фармацевтические препараты  путем гидролиза рогов и копыт  серной кислотой.

       В Украине разработана технология получения кормовых гидролизатов из кератинсодержащего сырья. Гидролиз ведут 2-6% соляной кислотой в течение 6-10 часов при постоянном давлении и температуре 135-152⁰. Очищенный активированным углем, нейтрализованный кальцинированной содой и высушенный на распылительной сушилке  комплексамин, содержащий до 20% хлорида натрия, применят в виде кормовой или для частичной замены добавки (10-20%) растительных и животных белков основного рациона свиней и птицы.

       Также разработан способ получения заменителя молока для выпаивания молодняка  из кератинсодержащего сырья, в котором заменяется до 30% молочного белка.

       В России разработан метод ферментативного  гидролиза кератинсодержащего сырья. Сырье сортируют, промывают, загружают в горизонтальный вакуумный котел, заливают трехкратным количеством раствора мочевины и бикарбоната натрия и обрабатывают в течение 2,5 часов при постоянном давлении. По окончании гидролиза жидкую фракцию сливают через кран, а размягченное сырье измельчают в волчанке, загружают в мешалку и добавляют фермент – технический панкреатин. В ту же мешалку добавляют слитую из котла жидкость. Ферментацию производят в течение 10 часов при комнатной температуре. Полученный гидролизат высушивают в распылительной сушке, выход продукции составляет  70-75%.

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

       Также в России производят заменитель молочных протеинов при вскармливании молодняка крупного рогатого и мелкого скота. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       3. ОБРАБОТКА РОГОВ  И КОПЫТ 

       Рога  и копыта мелкого и крупного рогатого  скота, а также копыта лошадей, используемые при производстве товаров народного потребления и кормовой продукции. Рого-копытное сырье получают на мясокомбинатах и убойных пунктах, а также при утилизации трупов животных в местности, благополучной по заразным болезням.

       Рого-копытное сырье подразделяют на поделочное (рога и копыта взрослого крупного рогатого скота, копыта взрослых лошадей) и сырьё для технического применения (мелкие рога и копыта всех видов убойных животных, отходы рого-копытного сырья), рого-копытное сырье подвергают первичной обработке: шпарке, отделению рога от других тканей.

       Поделочное  рого-копытное сырье должно быть сухим, без трещин и поломов, без посторонних примесей; рога — длиной не менее 12 см, с матовой поверхностью. Рого-копытное сырье упаковывают в бумажные и тканевые мешки, рогожные кули, дощатые ящики. Хранят его в закрытых помещениях или под навесом на бетонированных или асфальтированных площадках.

       Срок  хранения поделочного сырья не более 12 мес. На каждую отправляемую партию рого-копытного сырья ветеринарная служба выдаёт ветеринарное свидетельство.

       Далее рассмотрим опыт работы предприятий  мясной промышленности по переработке  кератинсодержащего сырья (рогов и копыт).

     На  Московских мясокомбинатах переработку  рого-копытного сырья производят в горизонтальном вакуумном котле, в котором осуществляют все стадии термической обработки, включая разварку и сушку.

     Перед термической обработкой сырье промывают проточной водой в центрифуге или барабане в течение 5-8 мин.

     Режим переработки рого-копытного сырья приведен в таблице 5. 
 

     Таблица 5 - Режим переработки рого-копытного сырья (при постоянном давлении) на Московских мясокомбинатах

     

Показатели	Варианты
	1	2	3	4	5
Вид сырья	Копыта			Отходы  рогов
Масса сырья, кг	12360	1140	1252	1235	1015
Количество  добавленной воды, л	300	250	440	400	710
Общая продолжительность процесса разварки и сушки, ч-мин	7-45	7-00	7-00	8-00	9-00
Выход муки, % от массы сырья	44,5	63,1	50,0	58,6	91,5

 

     Полученная  мука характеризуется следующими показателями, %: влага – 8,8-91; жир – 1,1-2,1; зола – 5,2-15,9; азот 12,7-16,4.

     На  мясокомбинатах Ленинградской области  разварку сырья производят в диффузоре, а сушку – в горизонтальном вакуумном котле. Режимы переработки представлены в таблице 6.

     Таблица 6 – Режимы переработки рого-копытного сырья на мясокомбинатах Ленинградской области

     

Показатели	Варианты
	1	2	3	4	5
Вид сырья	Копыта			Отходы  рогов
1	2	3	4	5	6
Масса сырья, кг	1830	1835	1889	1879	1869
Содержание  влаги в сырье, %	34,4	39,7	31,6	25,6	30,3
Общая продолжительность процесса разварки и сушки, ч-мин	12-20	12	12-20	10	9-30
Выход муки, % от массы сырья	44,8	46,8	52,9	61,4	58,0
Содержание  в муке, %:
Продолжение таблицы 6
1	2	3	4	5	6
- влаги	11,2	9,6	10,0	7,7	9,6
- жира	2,9	1,9	2,7	0,8	2,4
- азота	13,6	13,6	12,6	13,7	13,5