Способ получения белковой кормовой добавки из вегетативной массы протеинсодержащих зеленых растений и линия для его осуществления
METHOD FOR PRODUCTION OF PROTEIN FODDER ADDITIVE FROM VEGETATIVE MASS OF PROTEIN-CONTAINING GREEN PLANTS AND LINE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к технологическим процессам переработки вегетативной массы протеинсодержащих зеленых растений и может быть использовано в пищевой, комбикормовой и других отраслях промышленности.
Известен способ, предусматривающий обработку сырья водным раствором ферментного препарата с последующим отделением растворимого белка и выделением его осаждением в изоточке, при этом в качестве ферментного препарата используют фермент целловиридин ГЗХ или пектофоетидин ГЗХ. Ферментацию проводят при непрерывном перемешивании и термостатировании при pH 4,0…1,3, температуре 32…38 °C в течение 8…15 ч. Далее реакционную смесь обрабатывают умеренно концентрированным раствором едкого натра (до pH 10,0…10,5) и проводят экстракцию белка при 58…60 °C в течение 45…75 мин. Затем отделяют белковую пасту и сушат ее при температуре не выше 70 °С. [АС №1664245 А1, SU, А23 J1 1/14. Способ получения белка / Мошкович Ф.С., Костышин С.С., Бацура А.Ф., Таран П.И., Коржов П.М., Каленчук А.Н., Дарчук О.М. №4485252/13; заявл. 29.07.1988; опубл. 23.07.1991, Бюл. №27.]
Известен способ, комплексной переработки протеинсодержащих зеленых растений, при котором предварительно измельченную массу красного клевера отжимают в шнековом прессе, получая травяной жом и зеленый сок. Травяной жом направляют в разрыхлитель, а зеленый сок фильтруют от волокнистых примесей. Очищенный зеленый подогревают до температуры 50…55 °С и направляют в блок микрофильтрационных модулей для тонкой очистки, далее вводят раствор антиокислителя. Полученный концентрат сушат на распылительной сушилке атмосферным воздухом, нагретым до температуры 75…80 °С. После шнекового пресса травяной жом вместе с твердой фазой после фильтра и блока микрофильтрационных модулей направляют в разрыхлитель и сушат на вибросушилке. [Пат. № 2528027, RU, А23К 1/14. Способ комплексной переработки протеисодержащих зелёных растений / Шевцов А.А., Дранников А.В., Дерканосова А.А, Коротаева А.А., Ключников А.И.; заявитель и патентообладатель: Воронеж. гос. ун-т инж. технол. № 2013117658/13; заявл. 16.04.13; опубл. 10.09.14, Бюл. № 25.]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения белка из растительного сырья, предусматривающий замачивание наземной части амаранта в воде и экстракцию водным раствором гидроокиси натрия, с последующим осаждением целевого продукта уксусной кислотой, фильтрацией и сушкой. [Пат. № 2134991, RU, А23J 1/14. Способ получения белка из растительного сырья / Коновалов А.И., Офицеров Е.Н., Соснина Н.А., Шекуров В.Н. и др.; заявитель и патен-тообладатель: Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН, Научно-производственное предприятие «ЭТТА». № 97119239/13; заявл. 18.11.97; опубл. 27.08.99].
Однако известные способы имеют следующие недостатки:
– возможно получение готового продукта нестабильного качества, так как основные процессы обработки сырья проводятся в одном устройстве и жестко связаны между собой технологическим циклом;
– затруднение использования изобретения на практике, вследствие не полностью приведеных режимных параметров получения готового продукта;
– не предусмотрена реализация способа в промышленных условиях, так как не представлено описание линий и входящего в нее оборудования;
– высокие удельные энергозатраты и загрязнение окружающей среды вследствие того, что не используется теплота отработанных теплоносителей в контурах рециркуляций;
– не предусмотрено осуществление процесса сушки при пониженном давлении теплоносителя, позволяющее достичь высокого качества готового продукта.
Технической задачей изобретения является получение высококачественной белковой  кормовой добавки, снижение энергозатрат и улучшение экологичности при реализации данного способа.
1. Для решения технической задачи изобретения предложен способ получения белковой кормовой добавки из вегетативной массы протеинсодержащих зеленых растений, характеризующийся тем, что предварительно измельченную массу зеленых растений подают в гидролизатор с греющей рубашкой и мешалкой, затем доводят Na-ацетатным буфером до pH 4,5…5,5 при гидромодуле 1:1,5; далее вначале вводят ферментный препарат Целловиридин Г20х в количестве 0,01…0,05% к массе сырья и осуществляют ферментацию смеси при непрерывном перемешивании в течение 5…6 ч при температуре 45…50 °С, а после в полученную ферментированную смесь добавляют 0,1…1% раствор гидроокиси натрия, являющийся реагентом для экстракции до pH, равного 9,0, и проводят экстракцию белка при температуре 50…55 °С в течение 30 мин при непрерывном перемешивании; образовавшуюся смесь отжимают в шнековом прессе с получением травяного жома и зеленого сока, который направляют на фильтрование в фильтр для очистки волокнистых примесей, далее очищенный зеленый сок с содержанием сухих веществ 9…11% подают в емкость для осаждения белка с вводом 1…10% раствора уксусной кислоты, являющийся реагентом для коагуляции до pH 3,0…5,0 и перемешивают в течение 10…20 мин, с последующим выдерживанием в течение 20 мин, при чем осажденную смесь фильтруют, с отведением фильтрата на технологические нужды, а образовавшийся осадок направляют в разрыхлитель, и далее осуществляют сушку в вибросушилке перегретым паром с температурой 90…100 °С пониженного давления 0,02…0,03 МПа и скоростью 1,0...2,0 м/с в виброкипящем слое до влажности 8…10% в сухой белковой кормовой добавке, которую затем измельчают в дробилке до крупности 0,8…1,0 мм с получением готового продукта; при этом отработанный перегретый пар с температурой 70…75 °С из вибросушилки направляют сначала в циклон-очиститель на очистку от мелкодисперсной фракции, которую объединяют с сухой белковой кормовой добавкой, а затем очищенный отработанный перегретый пар разделяют на два потока, один из которых направляют на перегрев до температуры 90…100 °С греющим паром с температурой 118…125 °С и затем его возвращают на сушку с образованием контура рециркуляции, а второй поток отработанного перегретого пара в количестве, равном количеству испарившейся из продукта влаги, используют для создания разрежения 0,02…0,03 МПа при конденсации в противотоке с холодной водой имеющей температуру 10…15 °С, образовавшийся избыток конденсата с температурой 55…60°С отводят в греющую рубашку гидролизатора с мешалкой для поддержания необходимых условий при ферментировании и экстракции.
2. Линия для получения белковой кормовой добавки из вегетативной массы протеинсодержащих зеленых растений, характеризующаяся тем, что включает гидролизатор с греющей рубашкой и мешалкой, шнековый пресс, фильтр для очистки волокнистых примесей; емкость с мешалкой для осаждения белка, фильтр для тонкой очистки, разрыхлитель, вибросушилку, дробилку; при этом отработанный перегретый пар с температурой 70…75 °С из вибросушилки направляют сначала в циклон-очиститель на очистку от мелкодисперсной фракции, которую объединяют с сухой белковой кормовой добавкой, а его перегрев до температуре 90…100 °С осуществляют в пароперегревателе греющим паром температурой 118…125°С, полученном в парогенераторе снабженном предохранительным клапаном для сброса избыточного пара; образовавшийся конденсат греющего пара с температурой 115…122 °С возвращают в парогенератор с образованием контура рециркуляции, при чем разрежение 0,02…0,03 МПа создается в конденсаторе с барометрической трубой при контакте холодной воды с температурой 10…15°С и очищенного отработанного перегретого пара с температурой 70…75 °С после вибросушилки, с образованием конденсата с температурой 50…60 °С избыток которого из сборника конденсата насосом отводят в греющую рубашку гидролизатора с мешалкой для поддержания температуры 45…50 °С при ферментировании и экстракции.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества готового продукта, снижении удельных энергозатрат на производство, разработке линии и улучшение экологичности при реализации данного способа.
На фиг. 1 представлен общий вид линии, реализующей предлагаемый способ получения белковой кормовой добавки из вегетативной массы протеинсодержащих зеленых растений.
Линия получения белковой кормовой добавки включает в себя: 1 – гидролизатор с греющей рубашкой и мешалкой; 2 – шнековый пресс; 3 – фильтр для очистки волокнистых примесей; 4 – емкость с мешалкой; 5 – фильтр для тонкой очистки; 6 – разрыхлитель; 7 – вибросушилка; 8 – дробилка; 9 – переключатель потоков; 10 – циклон-очиститель; 11 – пароперегреватель; 12 – редукционный клапан; 13 – парогенератор; 14 – насос для конденсата греющего пара; 15 – предохранительный клапан; 16 – вентилятор; 17 – конденсатор; 18 – барометрическая труба; 19 – сборник конденсата; 20 – патрубок подвода отработанного перегретого пара пониженного давления; 21 – патрубок подвода холодной воды; 22 – патрубок отвода несконденсировавшихся газов; 23 – вентиль для избыточного конденсата; 24 – насос для избыточного конденсата; 25 – кран-дозатор воды; 26 – кран-дозатор Na-ацетатного буфера; 27 – кран-дозатор ферментного препарата; 28 – кран-дозатор реагента для экстракции; 29 – кран-дозатор реагента для коагуляции.
Линия содержит следующие потоки: 0.7 – измельченная масса протеинсодержащих зеленых растений; 0.7.1 – смесь растений после ферментации и экстракции; 0.7.2 – травяной жом; 9.7 – зеленый сок; 9.7.1 – зеленый сок после грубого фильтрации; 9.8 – осажденная смесь после коагуляции; 9.8.1 – белковый концентрат; 0.2 – сухая белковая кормовая добавка; 0.2.1 –готовый продукт; 6.9 – Na-ацетатный буфер; 9.3 – раствор ферментного препарата; 7.1 – реагент для экстракции; 6.6 – реагент для коагуляции; 1.6 – холодная вода; 1.8 – конденсат; 2.0.1 – отработанный перегретый пар из вибросушилки; 2.0.2 – очищенный отработанный перегретый пар; 2.2 – греющий пар; 2.0 – перегретый пар; 2.9 – избыточный пар; 3.0 – несконденсировавшиеся газы; 9.0 – фильтрат.
Предлагаемый способ получения белковой кормовой добавки из вегетативной массы протеинсодержащих зеленых растений реализуется на линии следующим образом.
По линии 0.7 предварительно измельченную массу протеинсодержащих растений подают в гидролизатор с греющей рубашкой и мешалкой 1.
Затем с помощью кранов-дозаторов 25, 26, 27 по линиям 1.6, 6.9, 9,3 дозируют в необходимом количестве воду, Na-ацетатный буфер до pH 4,5…5,5 и ферментный препарат Целловиридин Г20х в количестве 0,01…0,05% к массе сырья, и осуществляют ферментацию смеси при непрерывном перемешивании в течение 5…6 ч при температуре 45…50 °С. В полученную ферментированную смесь по линии 7.1 с помощью крана-дозатора 28 добавляют 0,1…1% раствор гидроокиси натрия, являющийся реагентом для экстракции, до pH равного 9,0, и проводят экстракцию белка при температуре 45…50 °С. Далее полученную смесь после ферментации и экстракции по линии 0.7.1 подают в шнековый пресс 2, где происходит отжим с получением травяного жома и зеленого сока. Причем травяной жом по линии 0.7.2 направляют на дальнейшую переработку, а зеленый сок по линии 9.7 в фильтр 3 для отделения от волокнистых примесей, которые смешивают с травяным жомом, а зеленый сок после фильтра 3 с содержанием сухих веществ 9…11% по линии 9.7.1 подают в емкость с мешалкой 4 для осаждения белка с вводом по линии 6.6 с помощью крана-дозатора 29 1…10% раствора уксусной кислоты, являющийся реагентом для коагуляции, до pH 3,0…5,0, который одновременно является антиокислителем, и перемешивают в течение 10…20 мин, с последующим выдерживанием в течение 20 мин. Антиокислитель используют для предотвращения окисления жиров, жирорастворимых витаминов, для замедления процесса разрушения питательных и биологически активных веществ.
Осажденную смесь из емкости с мешалкой 4 по линии 9.8 направляют в фильтр для тонкой очистки 5, с отведением полученного фильтрата по линии 9.0 на технологические нужды. Образовавшийся осадок подают по линии 9.8.1 в разрыхлитель 6 и далее осуществляют сушку в вибросушилке 7 перегретым паром с температурой 90…100 °С пониженного давления 0,02…0,03 МПа и скоростью 1,0...2,0 м/с в виброкипящем слое до влажности 8…10% в сухой белковой кормовой добавке. Затем ее по линии 0.2 подают в дробилку 8, где измельчают ее до крупности 0,8…1,0 мм с получением готового продукта.
Отработанный перегретый пар пониженного давления с температурой 70…75°С °С из вибросушилки 7 направляют по линии 2.0.1 сначала в циклон-очиститель 10 на очистку от мелкодисперсной фракции, которую объединяют с сухой белковой кормовой добавкой, а затем очищенный отработанный перегретый пар переключателем потоков 9 разделяют на два потока. Один из потоков направляют в пароперегреватель 11 по линии 2.0.2 для его перегрева до температуры 90…100°С греющим паром, полученным в парогенераторе 13 с температурой 118…125°С, и далее вентилятором 16 по линии 2.0 возвращают в вибросушилку 7 с образованием контура рециркуляции. Парогенератор 13 оснащен предохранительным клапаном 15 для сброса избыточного пара по линии 2.9 для предотвращения аварийных ситуаций и редукционным клапаном 12 для регулирования температуры греющего пара, выходящего по линии 2.2 из парогенератора 13. Образовавшийся конденсат греющего пара с температурой 115…122 °С после пароперегревателя 11 возвращают по линии 1.8 насосом 14 для подготовки греющего пара с образованием контура рециркуляции.
Другой поток очищенного отработанного перегретого пара в количестве, равным количеству испарившейся из белкового концентрата влаги по линии 2.0.2 направляют через патрубок 20 в конденсатор 17, где его используют для создания пониженного давления 0,02…0,03 МПа при конденсации в противотоке с холодной водой с температурой 10…15°С, непрерывно подаваемой сверху по линии 1.6 через патрубок 21 в конденсатор 17. Несконденсировавшиеся газы выводят из конденсатора 17 по линии 3.0 через патрубок 22.
Образовавшийся конденсат используют для уравновешивания имеющегося в барометрической трубе 18 столба воды атмосферного давления. Из сборника конденсата 19, используемого для бесперебойного создания разрежения 0,02…0,03 МПа, отводят избыток конденсата с помощью вентиля 23 и насоса 24 по линии 1.8 в греющую рубашку гидролизатора с мешалкой 1 для поддержания температуры 45…50 °С при ферментировании и экстракции измельченной вегетативной массы протеинсодержащих зеленых растений.
Предлагаемый способ получения белковой кормовой добавки из вегетативной массы протеинсодержащих зеленых растений и линия для его осуществления позволяют:
– получить готового продукта стабильного качества, так как каждый процесс обработки сырья проводятся последовательно в отдельном устройстве при заданных условиях;
– использовать режимные параметры для получения готового продукта, что позволяет приминить изобретение на практике;
– реализовать способ в промышленных условиях, так как представлено описание линий и входящего в нее оборудования;
– снизить энергозатраты и загрязнение окружающей среды за счет использования контуров рециркуляции по отработанному перегретому пару и конденсату греющего пара;
– достичь высокого качества готового продукта за счет осуществления его сушки перегретым паром пониженного давления.