Способ комплексной переработки боенских отходов в белково-пептидный концентрат и костную муку - кормовые добавки
METHOD FOR COMPLEX PROCESSING OF SLAUGHTERHOUSE WASTE INTO PROTEIN-PEPTIDE CONCENTRATE AND BONE MEAL - FEED ADDITIVES

Изобретение относится к способам переработки животного сырья, в частности, к способам переработки боенских отходов, включающих неподходящие к употреблению остатки туш, шкуры, кости и внутренности хозяйственных животных, птиц и рыбы в белковый концентрат и костную муку.
Заявляемый способ может быть использован на птицефабриках, в животноводческих и рыбных хозяйствах для получения важных кормовых добавок - легкоусвояемого белково-пептидного концентрата и костной муки. Одновременно решаются экологические проблемы в хозяйствах при утилизации боенских отходов. Боенские отходы богаты белками, жирами и минеральными веществами, однако без должной переработки они не могут быть кормовыми добавками.
Из уровня техники известны различные способы переработки боенских отходов, включая также переработку рыбных и птичьих потрохов.
Известен способ переработки боенских отходов в белковый корм, см. патент SU 818588 А1, публ. 07.04.1981, в котором измельчают боенские отходы до размера частиц мягкой ткани 0,05-0,25 мм и твердой ткани - до 1-1,5 мм с одновременной стерилизацией острым паром под давлением в 2,5 атм, после чего полученную жироводнобелковую эмульсию разбавляют отходами молочного производства, содержащими белки, в соотношении 1:0,3 - 1:1,5 по сухому веществу, смесь гомогенизируют и нормализуют по содержанию жира, затем центрифугируют, конденсируют и пастеризуют, причем температуру смеси поддерживают по всему циклу ее обработки не ниже 60-70°С. Недостатками известного способа являются его высокая энергоемкость, ограниченность применения из-за необходимости разбавления сырья отходами молочного производства, а также разрушение части аминокислот белкового продукта под воздействием перегретого пара, что сказывается на качестве и усвоении результирующего кормового продукта.
Известен способ получения кормовой добавки для животных, птиц и рыб из рыбных отходов, см. патент RU 2611183 С1, публ. 21.02.2017, в котором сырую рыбу и/или рыбные отходы измельчают с получением фарша, далее рыбный фарш перемешивают с сухими пивными или спиртовыми дрожжами в соотношении 1:1 - 1:2 и в течение 8-12 с проводят ферментацию смеси при температуре 125-135°С и давлении 12-15 МПа. Образовавшийся в процессе ферментации смеси пар удаляют. Затем продукт охлаждают до 35°С, измельчают до необходимой консистенции и фасуют. В данном способе дрожжи выступают в роли не только фермента, но и в роли стабилизатора жирности и влажности. Несмотря на высокую усвояемость получаемой кормовой добавки за счет разрывов микрочастиц массы при падении давления на выходе из экструдера, высокая температура ферментации приводит к разрушению части полезных аминокислот, (см., например, Корочанская С.П., Сторожук П.Г., Быков И.М. Учебно-методическое пособие по биологической химии. - Краснодар: 2015, стр. 12), что негативно сказывается на качестве и комплексности белкового продукта. Существенным недостатком способа является высокий расход фермента (дрожжей), сопоставимый с объемом перерабатываемого сырья, что может служить причиной токсического действия кормовой добавки.
Известен способ ферментативного гидролиза отходов потрошения птицы, см. патент RU 2651590 С1, публ. 23.04.2018, где отходы потрошения птицы предварительно подвергают высокотемпературной обработке при температуре 150-200°C с одновременным измельчением в течение 60-120 с, а затем направляют в ферментер для проведения ферментативного гидролиза при 55°С при постоянном перемешивании со скоростью 20-25 об/мин в течение 12-24 часов, куда также вносят консорциум микроорганизмов Bacillus endophyticus 2102, Bacillus safensis sp., Bacillus pumilus SAFR032, Bacillus licheniformis, Streptomyces parvus sp. в равных долях. Полученную массу пастеризуют в течение 10-30 мин при температуре 75-95°С и отправляют на очистку в рифайнер и/или декантер, а затем на обезжиривание в сепаратор. Техническим результатом является высокое содержание белка (в среднем на уровне 86% от массы сухого вещества) и низкое содержание жира (в среднем 0,75% в сухом веществе) в получаемой кормовой добавке. Вместе с этим указанный способ имеет ограниченную область применения только переработкой отходов потрошения птицы. Высокотемпературная обработка и длительный от 12 часов процесс ферментации также являются существенными недостатками способа.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу, является способ получения белковой добавки из сырья животного происхождения, см. патент RU 2390252 С1, публ. 27.05.2010. Способ предусматривает измельчение сырья, приготовление суспензии, гидролиз белков протеолитическим ферментом, пастеризацию и деактивацию ферментов микробного происхождения, очистку жидкой белковой фракции и сушку. Приготовление суспензии производят смешиванием сырья с водой в соотношении 1,0:1,5 - 1,0:2,5. Гидролиз ведут мультиэнзимной композицией протеолитических ферментов микробного происхождения, в частности, продуцируемых B.lichimformis, в концентрации 0,15-0,25% по отношению к массе сырья при температуре 53-57°С в течение 1,5-2,5 ч. Концентрирование проводят под вакуумом до содержания сухих веществ 20-40%. Изобретение обеспечивает получение белковой добавки, содержащей с среднем 87% белка, с улучшенными органолептическими и функциональными свойствами. Основным недостатком прототипа является отсутствие указания по качеству измельчения сырья, а также большой расход воды для получения белкового кормового продукта. В предлагаемом ниже техническом решении добавление воды не требуется, так как боенские отходы в основной массе характеризуются большим содержанием влаги от 50%.
Задача изобретения заключается в универсальной, быстрой, дешевой, экологически чистой и полностью безопасной переработке боенских отходов с использованием серийно выпускаемого оборудования в легкоусвояемый белковый продукт и костную муку, идущие в качестве полезной кормовой добавки.
Технический результат изобретения заключается в исключении расхода воды по сравнению с прототипом при получении богатого комплекса аминокислот и жирных кислот в результирующем белковом продукте и обеспечении его усвояемости от 75% до 90% при экологической чистой и низко затратной переработке сырья с исходным содержанием влаги не менее 50%.
Техническое решение поставленной задачи и технический результат обеспечивается за счет использования операции грубого помола боенских отходов с содержанием влаги не менее 50% до размера твердых кусков не более 20 мм, дальнейшего тонкого помола сырья до размера твердых частиц не более 3 мм, гомогенизации тонкого помола путем его перемешивания и нагрева в диапазоне температур от 60 до 90°С и последующей ферментации в диапазоне температур от 50 до 90°С нагретой массы ферментами, содержащими расщепляющие белки протеазы и расщепляющие жиры липазы, сепарации ферментированной массы на жидкую и твердую фракции. При этом стерилизация сырья производится на этапе гомогенизации. Жидкая фракция представляет собой водный раствор аминокислотного (белково-пептидного) комплекса с содержанием жирных кислот, твердый нерастворимый осадок представляет собой костную муку, которая является источником органического кальция.
Сущность изобретения заключается в том, что грубо измельчают боенские отходы с содержанием влаги не менее 50%, в качестве которых используют несъедобные остатки туш, шкуры, кости и внутренности хозяйственных животных, птиц и рыбы до размера твердых кусков не более 20 мм, затем тонко измельчают до размера твердых частиц не более 3 мм, тонкий помол гомогенизируют путем перемешивания и нагрева в диапазоне температур от 60 до 90°С, нагретую массу ферментируют в диапазоне температур от 50 до 90°С ферментами, содержащими расщепляющие белки протеазы и расщепляющие жиры липазы, ферментированную массу сепарируют на жидкую фракцию - водный раствор белкового продукта с жирными кислотами и твердую фракцию - костную муку. Блок-схема заявляемого способа представлена на фиг. 1 в Приложении.
3
В экспериментальном примере практической реализации заявляемого способа в качестве исходного сырья использовалось 100 кг говяжьей обрези и потрохов с содержанием влаги не менее 50%, которые в течении 5 минут первично дробились до максимального размера твердых кусков (обломков костей) в 20 мм с помощью дробилки «Г7-ФИР-2» с производительностью 2 т/ч. Полученный фарш подавался по шнековому транспортеру ТШ-3600 в бункер приготовления пасты «Г7-ПП-1М» с производительностью 6 т/ч, где с помощью ножей и решеток фарш измельчался за 5 минут в пастообразное состояние с осколками костей не более 3 мм. Полученная паста подавалась насосом «200GN» в диспергатор «РДН-2» с производительностью 3 м/ч, где производился процесс гомогенизации в течении 30 минут при температуре от 60 до 90°С, затем полученная масса загружалась в емкость для ферментации «ЦКТ-0,6» объемом 600 л с добавлением 0,067 кг фермента «Протосубтилин» (1:1500) и 0,1 кг фермента «Стеапсин» (1:1000). Ферментация проходила в течении 125 минут при температуре массы от 50 до 90°С, после чего ферментированная масса подвергалась сепарации в центрифуге «BR-145» на жидкую и твердую фракции в течении 15 минут. Жидкая фракция в дальнейшем подвергалась сушке в сушильной камере путем ее распыления и нагрева. В результате было получено 50 кг сухого белкового кормового продукта с 10% содержанием влаги с усвоением его животными от 75 до 90% (в зависимости от качества сырья, в данном примере усвояемость составила 87%) и 5 кг костной муки. Тем самым, весь технологический процесс по заявляемому способу является безотходным, экологически чистым, не требующим специальных разрешений и условий труда, что полностью соответствует заявляемому техническому результату. При этом процесс получения белкового продукта (белково-пептидного концентрата) и костной муки из 100 кг сырья по заявляемому способу в конкретном примере занял 3 часа при фактических затратах 9 кВт*ч электроэнергии. Описанный пример реализации наглядно представлен на фиг. 2 в Приложении.