способ получения белкового гидролизата из кератинсодержащего сырья

Формула изобретения

1. Способ получения белкового гидролизата из кератинсодержащего сырья, включающий гидролиз сырья соляной кислотой с последующей нейтрализацией гидроксидом натрия, очистку и сушку полученного гидролизата, отличающийся тем, что перед гидролизом соляной кислотой проводят предварительный гидролиз сырья гидроксидом натрия при температуре 120-130^oС в течение 1-2 ч, причем гидроксид натрия используют концентрацией 5-15%, а массовое соотношение сырья к соляной кислоте составляет 1:3.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после предварительного гидролиза сырья гидроксидом натрия его измельчают.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в производстве сухих белковых кормов (перьевых и мясоперьевых гидролизатов), а также различных кормовых добавок.

Известен способ получения белковых гидролизатов со вкусом мяса и мясного бульона из дешевых частей мясной туши или субпродуктов, который включает следующие операции: сырье измельчают, смешивают с водой и гидролизуют нагреванием, воздействием ферментов или комбинированной теплоферментной обработкой. Затем удаляют жир, а взвешенные твердые частицы жидкой фазы отделяют, например центрифугированием. Прозрачный и практически обезжиренный белковый гидролизат подвергают гидролизу кислотой. Затем готовый раствор концентрируют под вакуумом. (1)

Недостатком аналога являются неполный выход целевого продукта вследствие потерь кератина с осадком и длительность процесса.

Известен метод получения ароматизатора мяса, который включает следующие операции: мясо измельчают, экстрагируют горячей водой, получая водорастворимую фракцию. Нерастворимый осадок отделяют и подвергают кислотному гидролизу, в результате получают кислоторастворимую фракцию, которую затем нейтрализуют щелочными соединениями, например гидроксидом натрия. Фракцию, полученную после экстракции горячей водой, и фракцию, полученную гидролизом соляной кислотой с последующей нейтрализацией, соединяют и выпаривают под вакуумом, получая мясной экстракт (2).

Однако такой способ не обеспечивает достаточного высокого выхода готового продукта.

Задачей, решаемой данным изобретением, является повышение выхода целевого продукта, снижение энергозатрат за счет сокращения времени процесса с получением высококачественного белкового гидролизата высокой энергетической ценности, пригодного для кормовых целей.

Задача достигается за счет того, что в способе получения белкового гидролизата из кератинсодержащего сырья, включающем гидролиз сырья соляной кислотой с последующей нейтрализацией гидроксидом натрия, очистку и сушку белкового гидролизата, перед гидролизом сырья соляной кислотой сырье гидролизуют гидроксидом натрия при температуре 120-130^oС в течение 1-2 ч, причем гидроксид натрия используют концентрацией 5-15%, а массовое отношение сырья к соляной кислоте составляет 1:3. Кроме того, после предварительного гидролиза гидроксидом натрия кератинсодержащее сырье измельчают.

В качестве сырья используют не пригодные в пищу тушки птицы (не отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям), трупы павшей птицы, а также малоценное перо (подкрылок) и отходы первичной обработки перопухового производства.

Предварительный гидролиз гидроксидом натрия необходим для разрыхления кератинсодержащего сырья, ослабления дисульфидных связей в молекуле белка, что делает дальнейшие операции обработки более эффективными.

Выбор температуры и времени предварительного гидролиза гидроксидом натрия связан с тем, что при температуре ниже 120^oС и времени менее часа не происходит разрыхления кератинсодержащего сырья. А при температуре более 130^oС и времени гидролиза более 2 ч резко возрастают энергетические затраты и капитальные вложения на производство гидролизата.

Концентрация гидроксида натрия выбрана в пределах 5-15% исходя из того, что в зависимости от вида кератинсодержащего сырья при данном интервале концентраций достигается необходимая степень разрыхления, определяющаяся тем, что при основном кислотном гидролизе время достижения заданной степени гидролиза не увеличивается за счет плотной структуры кератинсодержащего сырья.

Соотношение кератинсодержащего сырья и раствора химического реагента 1:3 выбрано исходя из того, что, с одной стороны, оно обеспечивает необходимое количество раствора, чтобы полностью покрыть всю поверхность обрабатываемого сырья, а с другой стороны, необходимо для достаточно высокой скорости протекания гидролитического расщепления белка.

Измельчение сырья перед проведением гидролиза соляной кислотой до получения однородной массы позволяет достичь равномерного распределения сырья и гидролизующего агента, что необходимо для равномерного по всему объему протекания процесса, для сокращения продолжительности гидролиза. Необходимо отметить, что измельчение проводят в случае крупных размеров сырья.

Пример 1

Исходные данные.

В качестве сырья берут мокрый свежеснятый подкрылок птицы с содержанием воды 70,7% и внешней плотностью 872 кг/м³. Общая продолжительность гидролиза 6 ч, температура обработки 120^oС. Предварительный гидролиз проводят в течение 1 ч при концентрации гидроксида натрия 15%. Реактор вместимостью 1 ³, коэффициент заполнения реактора 0,8.

Перед загрузкой сырья в реактор в нем предварительно готовят раствор гидроксида натрия, для этого вносят 470 л воды и 107 кг гидроксида натрия (учитывая содержание влаги в сырье для получения 15%-го раствора, причем должно выдерживаться массовое соотношение сырья к раствору 1:3).

Сырье массой 190 кг загружают посредством шнека в реактор, включая через определенные промежутки времени мешалку, что способствует равномерному распределению сырья по емкости реактора. Гидролиз продукта проводят в течение 1 ч при 120^oС в 15% растворе гидроксида натрия. После этого осуществляют отделение жира центрифугированием, производят мелкое измельчение сырья (гомогенизацию). Измельченную массу перекачивают в следующий реактор, вносят 242 л концентрированной соляной кислоты, перемешивают и выдерживают определенное время для нейтрализации щелочи.

Нейтрализованную массу перекачивают в 3-й реактор для осуществления кислотного гидролиза.

Учитывая количество воды, внесенное с раствором щелочи на стадии предварительного гидролиза и на стадии нейтрализации раствором кислоты, вносят необходимое количество концентрированной соляной кислоты и воды. Принимая, что на стадии щелочной обработки не происходит потерь воды, вносят 200 л концентрированной соляной кислоты (С=34,18%, =1,17 г/см³ при Т=20^oС).

Гидролиз проводят в течение 5 ч при температуре 120^oС в 10% растворе соляной кислоты.

Гидролизат охлаждают, нейтрализуют раствором щелочи до рН=7,00,5, для этого вносят 88 кг гидроксида натрия.

Жидкий гидролизат сушат в сушильном агрегате со встречно закрученными потоками инертного носителя. При таком режиме обработки степень гидролиза составляет 85-90%.

Пример 2

Исходные данные.

Концентрация соляной кислоты 10%, температура гидролиза 120^oС, продолжительность гидролиза 30 ч. Реактор вместимостью 1 ³ с коэффициентом заполнения 0,8.

Первоначальную обработку (отделение жира, измельчение) сырья производят аналогично схеме, описанной в примере 1. В реакторе готовят раствор соляной кислоты концентрацией 10%, вносят 400 л воды и 180 л концентрированной соляной кислоты. В реактор загружают 193 кг мокрого свежеснятого подкрылка птицы, гидролиз проводят при 120^oС в течение 30 ч в 10% растворе соляной кислоты с последующей нейтрализацией, внося 88 кг гидроксида натрия. Жидкий гидролизат сушат в сушильном агрегате со встречно закрученными потоками инертного носителя. Степень гидролиза составляет 85-90%.

Преимуществом предлагаемой технологии получения гидролизата является уменьшение общего времени гидролиза и повышение качества готового продукта. Так, в случае проведения только кислотного гидролиза кератинсодержащего сырья требуется 30 ч. Предварительная обработка пера щелочью в течение 1-2 ч сокращает время гидролиза до 5-8 ч. Это позволяет уменьшить экономические затраты на проведение гидролиза, а следовательно, снизить себестоимость готового продукта. Кроме того, при более жестких режимах гидролиза (длительная химическая обработка, высокие температуры) готовый продукт резко ухудшает свои физические свойства (становится темнее) и биологическую ценность, что обусловлено интенсивным распадом некоторых аминокислот.

Способ получения гидролизата позволяет получить качественный кормовой продукт, отличающийся высокой энергетической ценностью по сравнению с другими кормовыми добавками (по сравнению с кормовой мукой количество кормовых единиц гидролизата больше в 5 раз).

Источники информации

1. Патент США 3692538 от 19 сентября 1972 г.

2. Патент США 3010829 от 28 ноября 1961 г.