способ подготовки костного сырья к производству клея и желатина

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КОСТНОГО СЫРЬЯ К ПРОИЗВОДСТВУ КЛЕЯ И ЖЕЛАТИНА, включающий измельчения сырья, обработку водой, обезжиривание, отделение жиро-белковой фракции от костной и промывку кости, отличающийся тем, что обработку водой осуществляют при 90 - 95^oС в течение 2 ч в присутствии тринатрийфосфата и едкого натра с жиром в виде смеси с водой, отходящей от стадии обезжиривания, перед обезжириванием проводят отделение кости от жидкой фазы, обезжиривание осуществляют 1 - 5% -ным раствором тринатрийфосфата и едким натром при pH 11 - 12 в течение 1, - 2 ч при 85 - 90^oС и соотношении жидкой фазы и кости 2 - 2,5 : 1, а стадию промывки кости проводят раствором фосфорной кислоты при pH 5 - 7 при 30 - 60^oС или раствором фосфорной кислоты до pH среды 1 - 3 с последующим увеличением pH среды до 5 - 7 обработкой раствором тринатрийфосфата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии подготовки костного сырья к производству клея и желатина и может быть использовано в мясной и клеежелатиновой промышленности.

Известен способ подготовки костного сырья к производству клея и желатина, включающий механическую очистку сырья, многократную промывку его водой, дробление на куски размером 25-40 мм, обезжиривание дробленой кости кипящей водой в течение 4 ч, повторную многократную промывку водой, сушилку, дробление, разделение на фракции, деминерализацию путем обработки кости соляной кислотой 5% -ной концентрации при механическом перемешивании в течение 4-5 ч, фильтрацию и многократную промывку выделенной кости водой с температурой 40оС до рН 6,0 - 6,4 [1] .

Недостатками указанного способа являются: многостадийность процесса; значительные потери жиров, белковых продуктов, кальция и магния в виде хлоридов, которые сбрасываются в виде сточных вод в окружающую среду.

Известен способ подготовки костного сырья к производству клея и желатина, предусматривающий сортировку сырья, измельчение, очистку, обработку его ферментным препаратом (липазой), обработку соляной кислотой, промывку водой и сушку. Способ предусматривает также рекуперацию ферментной жидкости с получением растворимого порошка, богатого белковыми веществами [2] .

Недостатком указанного способа является то, что в процессе обработки костного сырья теряется вместе с ферментом значительное коллагена, что снижает выход клея и желатина при его использовании. Кроме того, способ не обеспечивает экологическую чистоту производства: со сточными водами сбрасываются хлориды кальция, магния и др. ценные продукты.

Известен также способ подготовки костного сырья, включающий воздействие на сырье низкочастотных высоковольтных электрических импульсов для разрушения клеточной структуры с целью более полного обезжиривания кости. Способ предусматривает выделение жировой и водно-белковых составляющих частей костного сырья в жидкую фазу и отделение от костей ткани [3] .

Недостатком этого способа является невысокая степень обезжиривания костного сырья при обычной крупности его измельчения - (от 15 до 25 - 40 мм) и необходимость более тонкого измельчения, что приводит дополнительно потерям костного сырья, пригодного для получения клея и желатина. Способ технологически сложен и энергоемок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ подготовки костного сырья к производству клея и желатина, включающий измельчение сырья, обработку водой до образования суспензий, обезжиривание кости путем нагрева суспензии, отделение жиро-белковой фракции от костной ткани и промывку кости [4] .

Однако указанный способ не обеспечивает достаточно высокую степень обезжиривания кости, которая необходима для получения качественного продукта (клея или желатина) из кости. При длительном нагреве сырья с водой жир подвергается гидролизу, что приводит к увеличению содержания свободных жирных кислот, т. е. возрастает свободное кислотное число. В результате обезжиривания сырой кости с применением нагрева выше 50оС происходит сваривание коллагена, что приводит к ослаблению и разрыву части водородных связей, удерживающих полипептидные цепи в трехмерной структуре коллагена. Коллагеновые волокна, деформируясь, укорачиваются и утолщаются. При нагреве до 70оС сваренный коллаген деагрегируется, образуя глютин. Разрушение структуры обусловлено разрывом водородных поперечных связей, удерживающих полипептидные цепочки в структуре коллагена. Одновременно идет гидролиз глютина в водной среде, что способствует увеличению потерь коллагена как сырья для производства клея и желатина.

В результате длительной обработки костного сырья при температуре выше 100оС происходит разрушение молекулы коллагена, что делает ограниченным использование обезжиренной кости для производства клея и невозможным для производства желатина.

Недостатком способа также является то, что он не обеспечивает необходимую степень деминерализации кости. Эта операция является необходимой перед использованием кости для производства желатина. Способ длителен и имеет отходы, слив которых усложняет технологию очистки стоков в очистных сооружениях.

Целью изобретения является повышение качества подготовки костного сырья, сокращение времени осуществления процесса, а также достижение возможности осуществления безотходного и экологически чистого процесса производства.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем измельчение сырья, обработку его водой, обезжиривание, отделение жиробелковой фракции от костной и промывку кости, обработку водой осуществляют при 90 - 95оС в течение 2 ч в присутствии соединений тринатрийфосфата и едкого натрия с жиром в виде смеси с водой, отходящей от стадии обезжиривания, до стадии обезжиривания осуществляют отделение кости от жидкой фазы, а обезжиривание проводят раствором тринатрийфосфата предпочтительно с концентрацией от 1,0 до 5,0% и едким натрием при рН среды от 11,0 до 12,0 в течение 1,0 - 2,0 ч, при температуре 85 - 90оС, и соотношении жидкой фазы к кости от 2,0 до 2,5 к 1, с последующим отделением жидкой фазы от обезжиренной кости, а стадию промывки кости осуществляют раствором фосфорной кислоты при рН среды 5 - 7, в течение 0,5 ч при 30 - 60оС с последующим отделением жидкой фазы от обезжиренной кости и использованием раствора для получения раствора тринатрийфосфата и едкого натрия.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. Измельченная до размеров 15 - 25 мм сырья кость, содержащая 15 - 19% жира, 39,0 - 40,0% минеральных соединений, 28,5 - 30,0% белковых компонентов, 17,5 - 25,0% влаги, обрабатывается водным раствором, отходящим от стадии обезжиривания и содержащим тринатрийфосфат (1,0 - 5,0% ), едкий натрий (0,5 - 1,0% ), жир (2,0 - 5, % ), белковые соединения (2,0 - 3,0% ), минеральные примеси (0,4 - 0,8% ), при 90 - 95оС в течение 2 ч и при соотношении жидкой фазы к твердой (от 2,0 до 2,5) к 1 и при постоянном перемешивании. После указанного времени обработки от кости отделяются мясные прирези и жиры, которые выводят из процесса в виде жиромассы, в раствор переходят белковые соединения до концентрации 6,0 - 7,0% и, частично, минеральные составляющие костного сырья (до 2 - 2,5% ). Полученный раствор отделяют от кости и направляют на переработку. Частично обезжиренную кость обрабатывают раствором тринатрийфосфата с концентрацией 1,0 - 5,0% и едким натрием с концентрацией 0,5 - 1,0% при 85 - 90оС в течение 1,0 - 2,0 ч и соотношении жидкой фазы к кости от 2 - 2,5 : 1. В результате обработки получают обезжиренную кость с содержанием жира не более 1,5 - 2,0% (в пересчете на сухое вещество) и раствор, который используют после отделения от кости на стадии первичной обработки кости. Обезжиренную кость после отделения ее от раствора тринатрийфосфата и едкого натрия обрабатывают раствором фосфорной кислоты с концентрацией 0,4 - 10,0% при температуре 30 - 60оС в течение 0,5 ч и при рН среды 5,0 - 7,0. После отделения кости от раствора, который направляют на получение раствора тринатрийфосфата, получают обезжиренную нейтрализованную кость, которую сушат, полируют, калибруют и затаривают известными способами.

Предложенный способ позволяет получить из одной тонны сырой кости 600 - 640 кг шрота с содержанием жира не более 1,5% и белковых компонентов 27 - 28% . Кроме того, способ позволяет получить товарный жир с выходом 90 - 95% , а также кормовые белковые продукты из раствора от стадии обезжиривания.

П р и м е р 1. В качестве исходного сырья взята сырая кость крупного рогатого скота в количестве 24 т с содержанием: минеральной части, т. - 9,5; белковой части, т - 6,7; жира, т. - 3,8; влаги, т - 4,2. Кость измельчают до крупности 15 - 25 мм и заливают 50,3 т раствора, отделяемого от кости после стадии обезжиривания и содержащего: - тринатрийфосфат, т - 0,83; - едкий натрий, т - 0,28; минеральную часть, т - 0,2; белковую часть, т - 1,1; жир, т - 1,1. Обработку ведут при 90оС в течение 2 ч. По истечении заданного времени проводят разделение фаз. При этом получают: - твердую фазу (кость), т - 17,7; в том числе: - минеральная часть, т - 8,7; - белковая часть, т - 4,5; жир, т - 1,4; - влага, т - 3,1; - жидкую фазу, т - 58,9; в том числе: - тринатрийфосфат, т - 0,79; - едкий натрий, т - 0,27; - минеральная часть, т - 1,0; белковая часть, т - 3,3; - жир, т - 3,5. Жир в виде жиромассы, сливают с поверхности раздела фаз и в количестве 7,0 т направляют на переработку; раствор в количестве 51,9 т с содержанием: - тринатрийфосфата, 0 т - 0,79; едкого натрия, т - 0,27; минеральной части, т - 1,0; белковой части, т - 2,3 (1 т белковой массы выводится в составе жиромассы); жира, т - 0,25 (3,05 т жира выводится в составе жиромассы), направляют на переработку в кормовые продукты.

Твердую фазу после отделения от жидкой обрабатывают 48,0 т раствора тринатрийфосфата и едкого натрия с содержанием: - тринатрийфосфата, т - 0,88; - едкого натрия, т - 0,3. Обработку ведут в течение 1 ч при 90оС и величине рН среды 12,0 при перемешивании реакционной массы. В результате операции получают: - твердую фазу (обезжиренную кость), т - 15,4; в том числе: - минеральная часть, т - 8,5; - белковая часть, т - 3,4; жир, т - 0,24; влага, т - 3,3; - жидкую фазу, т - 50,3 с содержанием: - минеральной части, т - 0,2; белковой части, т - 1,1; жира, т - 1,1; в результате разделение фаз из процесса выводят раствор, который используют на стадии предварительного обезжиривания (первая стадия процесса).

Твердую фазу (обезжиренную кость) в количестве 15,4 т обрабатывают водным раствором фосфорной кислоты, взятой в количестве 30,0 т с содержанием Н3РО4, т - 0,12. Обработку ведут при температуре 33,0 С в течение 0,5 ч. Далее проводят разделение фаз, в результате чего получают: - обезжиренную кость, т - 15,3, в том числе: минеральную часть, т - 8,4; белковую часть, т - 3,4; жир, т - 0,2; влагу, т - 3,0; - водный раствор, т - 30,1; в том числе мононатрийфосфат, т - 0,163. Водный раствор мононатрийфосфата после отделения от обезжиренной нейтрализованной кости выводят на получении раствора тринатрийфосфата. Из обезжиренной кости после операций сушки, полировки и калибровки получают 13,7 т шрота с влажностью 10% . Содержание жира в шроте составляет 1,4% . Разрабтоанный процесс исключает сброс сточных вод и является экологически чистым.

П р и м е р 2. Осуществляли в соответствии с примером 1 с той лишь разницей, что процесс обработки обезжиренной кости проводили в два этапа: - Кость обрабатывали фосфоpной кислотой с концентрацией 10% Н3РО4 до снижения значения рН среды в пределах 1,0 - 3,0 в течение 3 ч при 32 - 35оС. В результате операции получается 12,7 т декарбонизированной кости с содержанием жира 0,22 т. - После отделения раствора от декарбонизированной кости вводили раствор тринатрийфосфата до рН среды 6,0. При этом получали 12,0 т декарбонизированной нейтрализованной кости с содержанием жира 0,16 т (процесс проводили в течение 0,5 ч при температуре 60оС). В результате вышеуказанной операции получали из 1 т сырья кости 500 кг шрота с влажностью 20% . Выход декарбонизированного шрота после операций сушки, полировки и калибровки составлял 0,44 т на 1 т сырой кости; содержание жира в шроте составляло 1,5% . Полученный шрот также отличался хорошим качеством подготовки к производству клея и желатина: качественное обезжиривание и дополнительная деминерализация сырья позволяют оценить полученный шрот как высокосортное сырье для получения клея и желатина.

Заданные параметры всех технологических операций подготовки костного сырья обеспечивают высокую степень его подготовки для дальнейшего его использования, а при показателях выше или ниже заданных пределов эффективность способа снижается как в части качества подготовки, так и в части выделения сопутствующих продуктов и их дальнейшего использования. (56) 1. Мясная индустрия СССР, 1975, N 12, с. 22-23.

2. Заявка Франции N 2600337, кл. C 09 H 1/02, A 23 J 1/10, 1987.

3. J. "Fett Wiss Technol. " 1987, N 9, с. 308-374.

4. Патент США N 4998636, кл. A 47 J 27/00, F 23 L 1/31, 1986.