Переработка кератинсодержащего сырья

       Есть  данные, что гидролизованная мука из пера дает такую же белую пену, как яичный белок, и в сочетании с растительным маслом образует плотную, стабильную вязкую эмульсию

       Разработан  способ получения пищевой добавки  со вкусом и ароматом жареного мяса на основе гидролизатной смеси аминокислот из кератинсодержащего сырья после выделения цистина и аргинина с добавлением цистеина и глюкозы. В модельных системах определено, что если цистеин реагирует только с глутаминовой кислотой и глюкозой, пищевая добавка имеет мясоподобный вкус, а при реакции с гексозой или пентозой в присутствии смеси аминокислот приобретает вкус кулинарно обработанного мясного продукта.

       Кератиновый гидролизат - это порошок светло- кремового цвета со слабым грибным запахом, мясным вкусом, присущим глютаминату. К особенностям белкового гидролизата относят: полноценный аминокислотный состав; хорошая растворимость в воде; способность сохранять в течение длительного времени (до 3 лет) неизменными аминокислотный состав, физико-химические и органолептические свойства.

       Экономическая эффективность ферментативного  гидролиза обеспечивается низкой стоимостью исходного сырья, высоким содержанием азотистых веществ, возможностью использования его для эквивалентной замены дефицитных и дорогостоящих белков (обезжиренного молока, рыбной муки) в составе рациона для кормления раннего возраста телят и поросят.

       Скармливание  заменителей цельного молока (ЗЦМ), содержащих 25-30 % гидролизованных белков, обеспечивает среднесуточный привес телят на 300 - 900 грамм. Поросята раннего отъема при скармливании ЗЦМ к двухмесячному возрасту достигают 18 - 20 кг веса. Выявлено, что гидролизат предохраняет животных от расстройства желудочно - кишечного тракта.

       Существующая  проблема нехватки полноценного корма  может быть решена за счет переработки непищевых продуктов убоя скота и птицы на кормовые смеси и добавки. Так, при скармливании свиньям 1 кг кормов из кератинсодержащего сырья получен дополнительный прирост животных по сравнению с контрольными группами.

       Применяемый для выращивания бактериальных  культур пептон, состоящий из смеси различных ди-, трипептидов, а также свободных аминокислот и получаемый ферментативным гидролизом мясных продуктов может быть заменен гидролизатом из кератинсодержащего сырья, при этом экономятся пищевые ресурсы, не требуется дополнительных затрат на оборудование. В результате аммиачного и ферментативного гидролиза всех видов кератинсодержащего сырья получен препарат - порошок желтого цвета, хорошо растворимый в воде, гигроскопичный, со специфическим запахом. Выход составляет 30-45 % от исходного сырья.

       Попытку изменить пищевые привычки человека, применив кератинсо-держащее сырье, предприняты американскими учеными, которые провели ряд экспериментов с кератиновыми гидролизатами. Есть данные об использовании белкового продукта, полученного в результате экстракции с ДМФ (NjN-диметилформамид), с различными добавками для приготовления печенья, кофейного торта, блинов. Белковый продукт получаемый по предлагаемому способу, содержит все незаменимые аминокислоты. При необходимости его смешивают с 1,75 % триптофана или 15 % (весовых или объемных) белкового концентрированного гидролизата и с 85 % дистиллированной воды в смесителе и получают эмульсию. Белковый продукт можно применять в виде суспензий для многих напитков, соков. Эти суспензии стабильны, не дают осадков и могут быть использованы для приготовления апельсинового и виноградного соков и шоколадных напитков.

       Кератины  находят все большее применение и в непищевых отраслях народного хозяйства, медицине. Например, щелочные гидролизаты кератинового сырья используют в литейном производстве в качестве быстротвер-деющего вещества. Они обеспечивают легкую выбивку стержней из отливок. Этот материал обладает большой относительной прочностью, скоростью твердения и меньшей прилипаемостью. Основой для производства быстрот-вердеющего связующего крепителя из кератина послужили его свойства под действием щелочей давать высокомолекулярные растворы частичного гидролиза в виде вязких и клейких продуктов при их упаривании. Это же свойство кератина используется при изготовлении клея из рого-копытного сырья. Щелочные гидролизаты применяются при производстве пенообразователя для тушения огня. Регулятор травления металлургических и металлообрабатывающих заводов для химического травления металла кислотами, изготавливают также из кератиновых отходов. Заметим, что эти направления использования гидролизатов имеют тенденцию к свертыванию из-за внедрения синтетических аналогов.

       Белковый  продукт на основе кератина можно  применять как составную часть  различных косметических препаратов, в том числе шампуней, кремов для кожи, средств ухода за волосами. В настоящее время эти производства значительно расширены из-за высокого спроса на компоненты и добавки натурального происхождения.

       В медицинской практике известно использование  препаратов "амино-пептид", "аминосол" для парентерального белкового питания. Полученные из кератиновых гидролизатов, они содержат до 70 % свободных аминокислот и обладают высокой питательной эффективностью. Последние разработки в использовании продуктов ферментативного гидролиза кератинсодержащего сырья связаны с модификацией аминокислоты цистеина в таурин (2-аминоэтансульфоновую кислоту) и его применение в виде 4 % -го водного раствора (лекарственная форма "тауфон") в медицинских целях.

       Развитие  этих направлений использования  кератиновых продуктов потребует значительных объемов сырья, что соответствует тенденциям развития птицеперерабатывающей отрасли.

       До  настоящего времени стереотипы в  отношении использования кератинсодержащего сырья на пищевые цели остаются прежними, то есть ориентированными на технические и кормовые цели. Это главным образом связано с ограниченностью или полным отсутствием какой-либо информации о структуре компонентов кератиновых гидролизатов и связанных с ней функциональностью в пищевых системах, выработке требований к ним как пищевым объектам, оценке безвредности, пищевой и биологической ценности. При исследовании и обобщении этих показателей и характеристик, перспектива внедрения гидролизатов на пищевые цели может стать реальностью при разработке соответствующих научных подходов. Ориентирами в данной проблеме служат концепции питания человека. Заметим, однако, что совершенствование имеющихся направлений использования кератинсодержащихся ресурсов в непищевых отраслях также связано со структурной характеристикой и функциональностью используемого сырья. Это особенно касается косметической промышленности, в производствах которой лежат аналогичные пищевой технологии системы: эмульсии, гели, коллоидные растворы заданной вязкости и стабильности и т.д. 

       5.2 Производство кормовой муки  

       Мука  кормовая животного происхождения  предназначена для применения при  производстве комбикормов и кормления  скота и птицы. В зависимости  от состава сырья кормовую муку животного происхождения подразделяют на муку из гидролизованного пера, мясокостную, мясную, кровяную костную.

       Для изготовления кормовой муки животного  происхождения используют непищевое  и малоценное в пищевом отношении  сырье, получаемое при переработке скота, птицы и кроликов и при производстве пищевой и технической продукции на мясоптице-комбинатах, птицефабриках и фабриках перо-пуховых изделий.

       Кератин, составляющий основную часть сухого вещества пера и пуха, представляет собой источник получения кормовых продуктов. Однако в нативном состоянии кератин пера не усваивается организмом животных, так как ферменты желудочно-кишечного тракта его не расщепляют (единственный фермент, расщепляющий кератин - кератиназа - в организме сельскохозяйственных животных не вырабатывается). Поэтому для перевода нативного кератина в форму, усвояемую организмом животных, необходимо подвергнуть его специальной обработке , цель которой - разрушить компактную структуру кератиновой молекулы до получения полипептидов, пептидов и отдельных аминокислот.

       Разрушение (гидролиз) кератина можно осуществить, воздействуя на него растворами кислот и щелочей. При известных условиях кератин пера можно гидролизовать обработкой в воде повышенной температуры. Кислотный гидролиз кератин со-держащего сырья проводят по следующей схеме. Сырье гидролизуют в 2-6%-ном растворе соляной кислоты в течение 6-10 ч в автоклаве при давлении 0,2-0,4МПа и температуре 133-152° С. Полученный гидролизат пропускают через слой активированного угля, нейтрализуют кальционированной содой до рН 6,5-7,0 и

       высушивают  на распылительной сушилке при температуре  в зоне сушки 90-95° С. В результате получают так называемый комп-лексамин, используемый в качестве кормовой добавки в рацион птицы.

       Щелочной  гидролиз кератинсодержащего сырья производят в 3-4%-ном растворе едкого натра при атмосферном давлении и температуре 18-20° С в течение 5 сут, а при температуре до 100° С -в течение 6-10 ч. Жидкий гидролизат нейтрализуют соляной кислотой до рН 6,5-7 и высушивают на распылительной сушилке или в горизонтальном вакуумном котле.

       По  другой технологической схеме гидролиз проводят в 2%-ном растворе едкого натра  в горизонтальном вакуумном котле  или автоклаве при давлении 0,3-0,4 МПа и температуре 130-135° С в течение 2-3 ч.

       Жидкий гидролизат нейтрализуют ортофосфорной кислотой и высушивают на распылительной сушилке или в горизонтальном вакуумном котле.

       Водный  гидролиз перо-пухового сырья осуществляют в вакуумном горизонтальном котле при давлении пара в рубашке 0,3-0,35 МПа и температуре 118-120° С без добавления химических реактивов. Разварку сырья производят в течение 2,5-3,5 ч, а сушку - в течение 3,5-4 ч.

       В связи с тем что водный гидролиз кератина пера более прост (по сравнению со щелочным и кислотным) и экономически более выгоден, в производстве кормовой муки из пера и отходов перо-пухового производства в основном используют технологическую схему, которой предусматривается обработка сырья в воде при высокой температуре.

       Для производства кормовой муки из гидролизованного пера используют подкрылок, малоценное или по каким-либо причинам бракованное перо, мелкие части пера от рубильных машин, пыль от пероочистительных машин и машин для окончательной очистки готовых изделий, а также другие отходы, получаемые на фабриках перо-пуховых изделий.

       Транспортировку сырья осуществляют по трубам или  воздуховодам в специальных тележках или ящиках, в ковшах по подвесному пути, в бочках и другой таре. Наиболее эффективна транспортировка сырья по трубопроводам воздухом (передувка сырья).

       Тару  перед возвращением ее к месту  сбора сырья необходимо промыть  горячей водой и пропарить острым паром, а при необходимости провести дезинфекцию. Во избежание развития микроорганизмов и порчи сырья все отходы необходимо перерабатывать сразу же после их получения со склада или из цеха. Хранить непродолжительное время можно только сухое сырье (содержание влаги не более 12%) в сухом помещении, предохраняя его от попадания влаги. Наиболее эффективным является хранение кера-тинового сырья в охлаждаемом помещении.

       Технологический процесс производства кормовой муки из перо-пухового сырья животного происхождения включает следующие операции: подготовку сырья и взвешивание, загрузку сырья, добавление в котел воды, термическую обработку сырья (разваривание, стерилизация, сушка - их осуществляют в специальных котлах), выгрузку шквары и ее охлаждение, измельчение шквары, просеивание муки, упаковку, маркировку и сдачу продукции на склад.

       Обработка сырья в котлах. При производстве кормовой муки из малоценного пера и отходов фабрик перо-пуховых изделий необходимо обеспечить гидролиз сырья в воде при повышенной температуре (более 100″ С). Основным видом оборудования, применяемым для данных целей, являются горизонтальные вакуумные котлы, используемые в мясной промышленности для выработки мясокостной муки и технического жира.

       Вакуум-горизонтальные котлы представляют собой горизонтальные цилиндры с паровыми рубашками, внутри которых имеется вал с лопастями. По видам поверхности обогрева применяют следующие конструкции валов: с обогревом цилиндрической части (боковой обогрев), с обогревом цилиндрической части и обоих днищ (полный обогрев), с обогревом цилиндрической части, полого вала и лопастей мешалки, с обогревом цилиндрической части и днищ, полого вала и лопастей мешалки.

       Вакуум-горизонтальный котел Г В К-2,8 (рис. 9) состоит из цельносварного горизонтального корпуса с паровой рубашкой. Котел устанавливают на сварную раму. К нижней части корпуса котла присоединен трубопровод для отвода конденсата и штуцер для присоединения трубы для слива жира. Внутри

       Риссунок 9 - Вакуум-горизонтальный котел ГВК-2,8: .

       1- корпус; 2 - рубашка; 3 - опорная рама; 4 - опоры; 5 - штуцер для слива жира; 6 - лопасти; 7 - корпус подшипника; 8- вакуум-насос; 9- электродвигатель; 10- редуктор; 11 - соединительная муфта; 12- роликовый подшипник; 13 - паровой штуцер; 14 - кран; 15 - загрузочный люк; 16 - патрубок для присоединения вакуум-насоса: 17 - крышка с зажимным устройством; 18, 19 - предохранительные клапаны; 20 - мановакуумметр; 21 - манометр; 22 - вал; 23 - разгрузочный люк котла проходит шестигранный вал с пятнадцатью двусторонними лопастями, установленными по винтовой линии под углом 120°. Вакуумный насос монтируют на раме котла у электродвигателя. Паровая рубашка котла снабжена патрубками для подвода пара, продувным краном, предохранительным клапаном и манометром. Загрузку котла осуществляют через горловину в верхней части корпуса только при вращении мешалки. Горловина закрывается крышкой и зажимным устройством.