СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОГО ПРОДУКТА
FODDER PRODUCT MANUFACTURE METHOD

Изобретение относится к способам получения кормовых продуктов из рыбного сырья, в частности из отходов рыбного производства, и может быть использовано в рыбной и сельскохозяйственной промышленности для питания рыб, сельскохозяйственных животных и птиц.
Известен корм для водных животных в виде хлопьев, полученный путем переведения, по меньшей мере, двух кормовых смесей различного состава и окраски в цельные кормовые единицы, состоящие из, по меньшей мере, двух смежных друг с другом и переходящих друг в друга областей с разной окраской. Исходные вещества кормовых областей состоят из рыбы и рыбных побочных продуктов, зерен, растительных экстрактов белка, дрожжей, моллюсков, раков, масел, жиров, альгина, минеральных веществ, лецитина, антиоксидантов. Переведение указанных кормовых смесей осуществляется путем экструзии при температуре около 100°С, пропускания полученных при этом жгутов через выходные или смесительные отверстия с получением экструдатов, которые разрезают на диски и развальцовывают в хлопья (см. патент РФ №2353100, А23К 1/00, А23К 1/18, 2003).
Недостатком данного способа является использование данного вида корма исключительно в питании водных биологических ресурсов, причем изготовление такого продукта ведется с применением технологически сложного оборудования: двухчервячных и одночервячных экструдеров. Кроме того, использование большого количества ингредиентов разной природы, а также необходимость добавления различного рода красителей ведет к значительному удорожанию конечного продукта.
Известен способ получения кормового продукта из рыбных отходов, включающий их измельчение и ферментирование в присутствии консерванта при нагревании. В качестве ферментного препарата используют внутренности растительноядных рыб, вводимых в количестве 15-45% к общей массе рыбных отходов. Ферментация продолжается в течение 10-20 ч при температуре 40-50°С, инактивация проводится при температуре 98-100°С. Полученный ферментированный продукт может быть использован в качестве корма для животных либо направлен на упаривание или на выработку кормовой муки (см. патент РФ №2141227, А23К 1/10, A23L 1/325, 1998).
К недостаткам указанного способа относят низкую кормовую и биологическую ценность получаемого кормового продукта в виду длительности процесса ферментирования и высокой температуры инактивации фермента. Кроме того, при использовании выпарных установок или сушилок продолжительность процесса значительно увеличивается, что ведет к дополнительным экономическим затратам на изготовление готового кормового продукта.
Известен способ получения кормовой рыбной муки, предполагающий измельчение исходного сырья, его тепловую обработку, отделение плотной массы от жидкой фазы. Затем осуществляется частичный ферментативный гидролиз в течение 60-180 мин при температуре 45-75°С, после чего проводится предварительная сушка гидролизованной массы в течение 60 мин и окончательная подсушка в экструдере (см. патент РФ №2173532, A23L 1/326, А23К 1/10, 2000).
Недостатком данного способа является то, что при значительной продолжительности процесса ферментолиза и применения процесса сушки содержание полипептидов с молекулярной массой, требующейся для молоди животных, птиц и рыб, резко сокращается, вследствие чего кормовая ценность готового продукта понижается.
Наиболее близким к заявленному является способ приготовления кормового продукта, предусматривающий измельчение, термообработку, ферментацию по отдельности рыбного и водорослевого сырья, их перемешивание и сушку. Термообработку рыбного сырья осуществляют при температуре 40-50°С в течение 5-10 мин. Термообработку водорослевого сырья осуществляют при температуре 70-80°С в течение 10-20 мин. Ферментацию рыбного и водорослевого сырья проводят при температуре 30-45°С в течение 60-120 мин. При этом для ферментации рыбного сырья используют внутренности хищных рыб, а для ферментации водорослевого сырья - внутренности растительноядных рыб. Ферментированные рыбное и водорослевое сырье соединяют и тщательно перемешивают до однородной массы. Сушку проводят при температуре 45-50°С до остаточной влаги в продукте не более 10%. Для ферментации внутренности рыб используют в количестве 2-26% к общей массе сырья (см. патент РФ №2388318, А23К 1/00, А23К 1/10, А23К 1/14, 2008).
Недостатком данного способа является трудоемкость процесса, связанная со сбором таких компонентов, как внутренности хищных и растительноядных рыб.
Техническим результатом заявленного изобретения является получение конечного продукта с увеличенным сроком хранения и получение продукта с высокой степенью усвояемости.
Поставленная задача достигается путем подбора компонентов кормового продукта и выбора рациональных технологических параметров их обработки. Заявленный способ включает измельчение рыбного сырья, его нагревание, ферментолиз и внесение дополнительного компонента, при этом ферментолиз рыбного сырья проводят одновременно с ультразвуковым воздействием при частоте 22-50 кГц и мощности генератора 0,17-3 кВт в течение 5-30 мин, полученный ферментолизат нагревают при температуре 80-85°С в течение 3-7 мин и центрифугируют с отделением твердой фазы, с последующим внесением в нее дополнительного компонента и антиокислителя при соотношении 1,00:0,50:0,03-1,00:1,50:0,08 соответственно, направляют на экструдирование, причем в качестве дополнительного компонента применяют отходы растительного происхождения. Кроме того, рыбное сырье берут с жирностью до 18%, а в качестве отходов растительного происхождения используют подсолнечный, соевый, рапсовый, льняной, хлопковый шроты и жмых подсолнечный, соевый или их комбинации.
Способ осуществляют следующим образом.
В качестве сырья используют отходы от разделки рыб, имеющих высокое промысловое значение, в частности лососевые, тресковые, включающие головы, приголовки, плавники, жабры, плечевые и позвоночные кости, грудные плавники, срезки мяса, а также рыбы, малоценные в пищевом отношении и некондиционные в виду механических повреждений. При этом содержание жира в них достигает 18%, белка - 16%, усвояемого, например, сельскохозяйственными животными на 85-95%, тем самым, ускоряя их рост, увеличивая их массу и улучшая общее состояние. Сырье подвергают тонкому измельчению до размера частиц 1-3 мм и осуществляют его предварительный нагрев до температуры 30-40°С. Далее в подогретое рыбное сырье вносятся протеолитические ферменты, вырабатываемые бактериями рода Bacillus в виде водного раствора при гидромодуле 1:0,5-1:1,5 соответственно. Применение ферментов из внутренних органов рыб нецелесообразно и трудоемко, так как их протеолитическая активность зависит от сезона вылова, района добычи и вида рыбы. В связи с этим необходимо постоянно учитывать колебания протеолитической активности ферментов при осуществлении ферментолиза, что в свою очередь усложняет контроль над глубиной и продолжительностью гидролиза белков под действием вносимых ферментов. За счет внесения в рыбное сырье протеолитических ферментов, вырабатываемых бактериями рода Bacillus, становится возможным контролировать процесс расщепления рыбного белка до низкомолекулярного белка, полипептидов, олигопептидов и аминокислот, что влияет на кормовую ценность конечного продукта, в дальнейшем способствуя их быстрому всасыванию в желудочно-кишечном тракте сельскохозяйственных животных, птиц и рыб. Применение в предложенном способе одновременно и ультразвукового воздействия на рыбное сырье позволяет интенсифицировать процесс ферментолиза в 6-8 раз. Внесение фермента в рыбное сырье в виде водного раствора обеспечивает наиболее эффективное воздействие ультразвука за счет ультразвуковой кавитации, обеспечивающей максимальное энергетическое воздействие на различные вещества рыбного сырья. Также ультразвуковая кавитация оказывает на рыбное сырье механическое и физико-химическое воздействие. Механическое воздействие заключается в разрушении структуры биополимеров и воды. Например, белки в ультразвуковом поле деполимеризуются, происходит расщепление полимеров на более простые молекулы при сохранении неизменного процентного состава, что также влияет на интенсификацию процессов ферментолиза и выделение жира, поскольку молекулы сложных белков могут содержать компоненты неаминокислотной природы, которыми являются, например, жиры. В свою очередь, физико-химическое воздействие приводит к переходу молекул, в частности, воды в возбужденное состояние с образованием свободных радикалов, что также интенсифицирует ферментолиз. Под воздействием ультразвуковой кавитации при частоте 22-50 кГц и мощности генератора 0,17-3 кВт в течение 5-30 мин увеличивается проницаемость клеточных мембран, тем самым происходит и максимальное выделение жира до 75%. Применение в заявленном способе ультразвукового воздействия оказывает, кроме вышеуказанного, обеззараживающее действие, что снижает численность микроорганизмов в озвучиваемом рыбном сырье не менее чем на 10% от первоначального количества. Это позволяет получить конечный кормовой продукт, отвечающий по микробиологическим показателям ГОСТ 2116-2000. Кроме того, снижается зараженность его микрофлорой в процессе транспортировки и хранения, таким образом, увеличивая срок хранения конечного продукта. Далее полученный ферментолизат нагревают при температуре 80-85°С в течение 3-7 мин с целью инактивации протеолитических ферментов, данные параметры обработки являются оптимальными, так как за короткое время способствуют прекращению действия ферментов, но при этом такие параметры не влияют на качество полученного ферментолизата и выделенного жира. После этого осуществляют отделение твердой фазы ферментолизата до ее влажности 60-75% путем центрифугирования. Полученная твердая фаза смешивается с дополнительным компонентом и антиокислителем в соотношении 1,00:0,50:0,03-1,00:1,50:0,08 соответственно. Причем дополнительным компонентом являются отходы растительного происхождения, в качестве которых выступают подсолнечный, соевый, рапсовый, льняной, хлопковый шроты и жмых подсолнечный, соевый или их комбинации. При смешивании твердой фазы и дополнительного компонента в сухом виде влажность всей получаемой для экструзионной обработки смеси составляет 35-45%. Также использование отходов растительного происхождения позволяет повысить биологическую ценность кормового продукта за счет содержания в них органических кислот, флавоноидов, каротиноидов и каротиидов, токоферолов и т.д., а также срок хранения кормового продукта благодаря наличию естественных антиоксидантов. Кроме того, для предотвращения окисления жира, сохранения постоянного качества конечного кормового продукта и увеличения срока его хранения, перед экструдированием к смеси из твердой фазы и дополнительного компонента вносят любой антиокислитель, подходящий для сырья водного происхождения, например ионол. Процесс экструдирования длится в течение 0,5-3 мин, при температуре 130-160°С и давлении 5-15 МПа, далее конечный кормовой продукт оставляют на воздухе остывать, в результате чего его влажность достигает не более 12%. В процессе экструзии крахмал как основная составляющая любого растительного компонента, в т.ч. отходов, распадается на декстрины и олигосахариды, что повышает степень усвояемости продукта в целом, так как они легче расщепляются собственными ферментами в организме сельскохозяйственных животных, рыб и птиц. Следует отметить, что крахмал, подвергаясь экструзионной обработке, играет роль структурообразователя экструдата (конечного кормового продукта). При экструзии меняются механические и физико-химические свойства всей подготовленной смеси, находящейся в экструдере, увеличивается прочность сцепления в ней частиц, что предотвращает конечный кормовой продукт от расслаивания в процессе транспортировки. Экструдирование позволяет получить конечный кормовой продукт в виде гранул или палочек с содержанием белка 40-70% влаги 9-12%, жира 6-12%, углеводов 10-30%, минеральных веществ 5-10%, со степенью усвояемости 95-97% и увеличенным сроком хранения до 18 мес.
Примеры выполнения способа.
Пример 1. В качестве рыбного сырья применяют отходы от ее разделки с содержанием жира 18%, которые далее подвергают измельчению до размера частиц 2 мм, нагреванию при температуре 30°С и ферментолизу с добавлением водного раствора протеолитических ферментов, вырабатываемых бактериями рода Bacillus, при гидромодуле 1:1 соответственно и с одновременным ультразвуковым воздействием при частоте 35 кГц и мощности генератора 0,3 кВт в течение 15 мин. После чего полученный ферментолизат нагревают при температуре 80°С в течение 5 мин и центрифугируют с отделением твердой фазы, с последующим внесением в нее смеси подсолнечного и рапсового шротов и антиокислителя ионола при соотношении 1,00:0,50:0,03 (по массе, в кг: 1 кг твердой фазы+0,5 кг смеси подсолнечного и рапсового шротов+0,03 кг антиокислителя ионола) соответственно. Далее подготовленную смесь направляют на экструдирование в течение 2,5 мин, при температуре 140°С и давлении 6 МПа с получением конечного кормового продукта в виде гранул с содержанием белка - 63%, влаги - 9%, жира - 6%, углеводов - 15%, минеральных веществ - 7%, со степенью усвояемости - 97% и сроком хранения - 18 мес.
Пример 2. Выполняется аналогично примеру 1, за исключением того, что рыбное сырье брали с содержанием жира 9%, а ультразвуковое воздействие осуществляют при частоте 22 кГц и мощности генератора 0,22 кВт в течение 30 мин. При этом конечный кормовой продукт в виде гранул содержит белка - 57%, влаги - 12%, жира - 9%, углеводов - 17%, минеральных веществ - 7%, со степенью усвояемости - 96% и сроком хранения - 16 мес.
Пример 3. Выполняется аналогично примеру 1, за исключением того, что рыбное сырье измельчают до размера частиц 3 мм, ультразвуковое воздействие осуществляют при частоте 35 кГц и мощности генератора 0,81 кВт в течение 5 мин. Полученный ферментолизат нагревают при температуре 85°С в течение 7 мин и центрифугируют с отделением твердой фазы, с последующим внесением в нее смеси соевого жмыха, подсолнечного и хлопкового шрота. Кроме этого, в общую смесь вносят также антиокислитель при соотношении 1,00:1,50:0,08 (по массе, в кг: 1 кг твердой фазы+1,5 кг смеси соевого жмыха, подсолнечного и хлопкового шрота+0,08 кг антиокислителя ионола) соответственно. Экструдирование проводят в течение 1,5 мин, при температуре 150°С и давлении 10 МПа. Полученный кормовой продукт в виде палочек содержит белка - 50%, влаги - 9%, жира - 6%, углеводов - 30%, минеральных веществ - 5%.
Пример 4. Выполняется аналогично примеру 3, за исключением того, что рыбное сырье берут с жирностью 15%, а ультразвуковое воздействие проводят при частоте 44 кГц и мощности генератора 0,6 кВт в течение 10 мин. В качестве дополнительного компонента из отходов растительного происхождения выбирают подсолнечный жмых. Получают экструдированный конечный продукт, где содержание белка - 48%, влаги - 12%, жира - 12%, углеводов - 23%, минеральных веществ - 5%, со степенью усвояемости - 96% и сроком хранения - 15 мес.
Пример 5. Выполняется аналогично примеру 4, за исключением того, что в качестве дополнительного компонента из отходов растительного происхождения выбирают смесь рапсового шрота с льняным и соевым. Полученный кормовой продукт содержит белка - 52%, влаги - 9%, жира - 9%, углеводов - 25%, минеральных веществ - 5%, со степенью усвояемости - 95% и сроком хранения - 18 мес.