Способ получения белкового продукта
METHOD OF PRODUCING PROTEIN PRODUCT

Изобретение предназначено для использования в кормопроизводстве и направлено на утилизацию отходов белкозиновой колбасной оболочки.
Известен способ переработки отходов животного и растительного происхождения (Патент №2215427, публ. 10.11.2003 г.). Способ переработки отходов включает дозирование компонентов, их измельчение, перемешивание, экструдирование и охлаждение. После экструдирования осуществляют быстрый принудительный пневмоотвод пара и воздуха из экструдата. При влажности исходной смеси выше 30% проводят повторное экструдирование с быстрым пневмоотводом пара и воздуха из экструдата. Способ обеспечивает переработку отходов, содержащих компоненты растительного и животного происхождения, и получение белковых добавок к кормовому рациону животных.
Недостатком данного способа является то, что при получении белковых продуктов с использованием, в том числе, мясокостных остатков, падших животных и птицы методом экструдирования, в конечном продукте образуется мясокостная мука, использование которой для кормовых нужд запрещено в странах, входящих в ВТО.
Известен способ получения белковой пищевой добавки (Патент №2226841, публ. 20.04.2004 г.). Данный способ относится к способам получения белковой добавки из вторичных продуктов птицеперерабатывающей промышленности. Он предусматривает измельчение мясокостного сырья на волчке, перемешивание с водой, обезжиривание на центрифуге, гидролиз ферментными препаратами при температуре 40-50°С и рН 6,5-7,8, отделение осадка от гидролизата на центрифуге, нагрев гидролизата до температуры 90-100°С с выдержкой 10-15 минут и сушку на распылительной сушилке. Перед измельчением исходное сырье подвергают тепловой обработке в автоклаве при температуре 120-123°С давлении 0,1 МПа в течение 30 минут. Далее смешивают с водой при соотношении сырья и воды 1:15 соответственно. Перед ферментативным гидролизом доводят рН среды до 7,0-7,2 путем внесения 1 н. раствора гидроксида натрия. В качестве ферментного препарата используют раствор коллагеназы, который вносят из расчета 30-50 единиц протеолитической активности на 1 г белка обрабатываемого сырья. Продолжительность обработки - 2,5-3 ч.
Недостатком данного способа является то, что предлагается ферментативный гидролиз, использование которого невозможно при организации непрерывных технологических процессов крупнотоннажных производств.
Известен способ получения гидролизатов с последующим получением белкового продукта из костных отходов мяса, птицы, рыбы (Патент №2272418, публ. 27.03.2006 г.).
Процесс гидролиза проводят в три стадии. На первой стадии получают гидролизат 1 путем водного гидролиза, проводимого при температуре 100-120°С и массовом соотношении сырья и воды 1:2-1:3 в течение 4-5 часов. Затем отделяют жидкую фракцию, из которой удаляют жир и взвешенные частицы, и сушат. На второй и третьей стадиях осуществляют гидролиз твердых костных остатков раствором соляной кислоты концентрацией 1-2% в соотношении сырья и раствора 1:1-1:2 и гидролизуют 4-5 часов при температуре 100-120°С, отделяют жидкую фракцию (гидролизат 2), которую нейтрализуют гидроксидом натрия, очищают от жира и взвешенных частиц и сушат. А в твердый костный остаток добавляют 3-4%-ный раствор соляной кислоты в соотношении сырья и раствора 1:1-1:2, гидролизуют 4-5 часов при температуре 120-140°С (гидролизат 3), нейтрализуют гидроксидом натрия, гомогенизируют и сушат. Все три фракции могут быть использованы в качестве белковых сухих продуктов.
Недостатком данного способа является получение гидролизатов с более низким содержанием белка в конечном продукте, отличном от 100%, как в белковом продукте из белкозиновой оболочки. Кроме того, осуществление гидролиза на второй стадии процесса эффективнее проводить в присутствии катализатора концентрацией ниже 1%.
Задачей данного изобретения является снижение отходов производства белкозиновой оболочки колбасного производства, получение перевариваемых и усвояемых белковых продуктов для различных назначений: кормового продукта и стимулятора роста и развития растений.
Задача решается за счет того, что для получения белкового продукта предусматривают измельчение сырья на резательной машине или дробилке, гидролиз, охлаждение, нейтрализацию, фильтрацию и сушку. В качестве сырья используют колбасную белкозиновую оболочку, измельченное сырье заливают водным раствором соляной кислоты концентрацией 0,05% при соотношении 1:10, соответственно, добавляют пепсин в количестве 3,0-3,5 г на 100 кг сырья при интенсивном перемешивании при температуре 40°С в течение 2,5-3 часов, обводненное белоксодержащее сырье гидролизуют 0,75-1% раствором соляной кислоты в соотношении 1:2,3-2,5, соответственно, при температуре 125-130°С в течение 4-6 часов; охлаждают, нейтрализуют гидроксидом натрия до рН=6-7, фильтруют. После фильтрации полученную суспензию направляют на выпарку до концентрации 30% сухих веществ, а сушку проводят при температуре теплоносителя на входе в сушильный агрегат 180-190°С.
Предлагаемый способ получения белкового продукта из отходов связан с тем, что при производстве белкозиновой оболочки остаются отходы в качестве брака. Искусственные белковые оболочки, успешно заменяющие дефицитное естественное кишечное сырье, получают путем переработки коллагенсодержащих побочных продуктов предприятий кожевенной промышленности и мясоперерабатывающих производств. Используют спилок шкур крупного рогатого скота, содержащий белок-коллаген, имеющий волокнистую структуру. Спилок подвергают золению, кислотной обработке, измельчению и разволокнению, в результате чего он превращается в гомогенную вязкотекучую массу, из которой формуют оболочку. Сформованную оболочку затем высушивают (Патент №2040902, публ. 09.08.1995 г.).
Измельченное сырье заливают водным раствором соляной кислоты концентрацией 0,05% в соотношении 1:10 с добавлением пепсина в количестве 3,0-3,5 г на 100 кг сырья и интенсивно перемешивают при температуре 40°С в течение 2,5-3 часов. Эти процессы и представленные параметры дают возможность размягчить структуру отформованной высушенной белкозиновой оболочки. Изменение этих параметров приводит к значительному увеличению концентрации катализатора и увеличению времени процесса. Использование пепсина одновременно с соляной кислотой снижают время размягчения структуры, а также увеличивает перевариваемость продукта, улучшает его вкус и запах (www/moluch,ru, www/znaiu.ru).
Дальнейший гидролиз необходим для полного расщепления коллагена. Нейтрализация важна для получения нейтрального продукта, чтобы можно было употреблять в корм для животных. Фильтрование и охлаждение белкового продукта дает возможность удалить нерастворенные частицы во избежание их попадания в распылительное устройство сушилки. Как показали исследования, сушка рентабельна при температуре теплоносителя 180-190°С при содержании 30% сухих веществ в жидком белковом продукте. Сушка осуществляется в аппаратах со встречно-закрученными потоками инертного носителя или вихревых сушилках.
В итоге получаем белковый продукт в виде порошка светло-бежевого - светло-коричневого цвета, который может использоваться при составлении смесей в кормовых рационах рыб, животных и птиц.
Примеры осуществления способа.
Пример 1.
Взяли 5 кг колбасной белкозиновой оболочки, измельчили на резательной машине до размера не более 10 см. Затем в аппарат добавили водный раствор соляной кислоты с концентрацией 0,05% в соотношении 1:10, внесли 1,5 г пепсина и интенсивно перемешивали в аппарате при температуре 40°С в течение 2,5 часов. Далее обводненное белковосодержащее сырье гидролизовали 0,75%-ным раствором соляной кислоты в соотношении 1:2,3 при температуре 125°С в течение 4 часов. Полученную суспензию охлаждали и нейтрализовали гидроксидом натрия до рН=6. Затем направляли на выпарку до концентрации 30%. Сушку белкового продукта осуществляли в аппарате со встречно-закрученными потоками инертного носителя при температуре теплоносителя на входе в аппарат 180°С.
В результате был получен порошкообразный белковый продукт с ненормируемыми размерами частиц от светло-бежевого до светло-коричневого цвета и специфическим запахом, молекулярной массой до 1000 Да, содержанием сухих веществ 92-96%, рН=6-7, массовой долей хлористого натрия не более 4%, ионов кальция - 0,14, превалирующим содержанием (микромоль/мг) глицина - 1,1, аланина - 0,6, пролина - 0,57, глутаминовой кислоты - 0,37, аспарагиновой кислоты - 0,260, растворимостью не менее 95% и перевариваемостью 92-95%. Продукт стерилен, не токсичен, но гигроскопичен.
Пример 2.
Взяли 5 кг колбасной белкозиновой оболочки, измельчили на резательной машине до размера - не более 10 см. Затем в аппарат добавили водный раствор соляной кислоты с концентрацией 0,05% в соотношении 1:10, внесли 1,75 г пепсина и интенсивно перемешивали в аппарате при температуре 40°С в течение 3 часов. Далее обводненное белковосодержащее сырье гидролизовали 1%-ным раствором соляной кислоты в соотношении 1:2,5% при температуре 130°С в течение 6 часов. Полученную суспензию охлаждали и нейтрализовали гидроксидом натрия до рН=7. Затем направляли на выпарку до концентрации 30%. Сушку белкового продукта осуществляли в аппарате со встречно-закрученными потоками инертного носителя при температуре теплоносителя на входе в аппарат 190°С.
В результате получили белковый продукт, который имеет молекулярную массу от 200 до 1000 Да, содержанием сухих веществ 92-96%, рН=6-7, массовой долей хлористого натрия не более 4%, ионов кальция - 0,14, превалирующим содержанием (микромоль/мг) глицина - 1,1, аланина - 0,6, пролина - 0,57, глутаминовой кислоты - 0,37, аспарагиновой кислоты - 0,260, растворимостью не менее 95% и перевариваемостью 95-98%. Продукт стерилен, не токсичен, но гигроскопичен.
Полученный по предлагаемому способу продукт может найти применение в сфере сельского хозяйства высокобелковых продуктов в составе кормовых композиций рационов животных и птиц, а также стартовых, продукционных и комбикормовых групп кормов в производстве аквакультуры; для производства стимулятора роста и развития растений.
Предлагаемый способ дает возможность на 100% перерабатывать отходы белкозиновой колбасной оболочки, т.е. получить безотходное производство.