Переработка кератинсодержащего сырья. Кормовая добавка

В Японии разработан способ приготовления высокопитательного концентрата супа из гидролизованых кератинов, содержащих  полный набор аминокислот.

В Германии получают  фармацевтические препараты путём гидролиза рогов и копыт  серной кислотой.

В Украине разработана технология получения  кормовых гидролизов из кератинсодержащего сырья. Гидролиз ведут 2-6% соляной кислотой в течении 6-10 часов при постоянном давлении и температуре 135-1520. Очищенный  активированным углём, нейтрализованный кальцинированной содой и высушенный на распылительной сушилке комплексами, содержащий до 20% хлорида натрия,  применяется в виде кормовой или для частичной замены добавки (10-20%) растительных и животных белков основного рациона свиней и птицы.

Так же разработан способ получения заменителя молока для выпаивания  молодняка из кератинсодержащего сырья, в котором заменяется до 30% молочного белка.

  В России разработан метод ферментативного гидролиза кератинсодержащего сырья. Сырье сортируют, промывают, загружают в горизонтальный вакуумный котёл, заливают раствором мочевины и бикарбоната натрия в трехкратным объеме, обрабатывают в течении 2,5 часов при постоянном давлении. По окончании гидролиза жидкую фракцию сливают через кран, а размягчённое сырья размельчают в волчке, добавляют фермент - технический панкреатин. Затем добавляют слитую из котла жидкость. Ферментацию производят в течение 10 часов при комнатной температуре. Полученный гидролизат высушивают в распылительной сушилке, выход продукции составляет 70-75%. Гидролизат кератинсодержащего сырья, полученный ферментативным методом, можно использовать для замены 15% ( по протеину) мясокостной муки. Так же в России производят заменитель молочных протеинов при вскармливании молодняка крупного рогатого и мелкого скота.

В результате исследований патентных и информационных источников были найдены разработки о совместной переработке кератинсодержащего сырья и содержимого желудков. Это двухстадийный метод производства корма предусматривает щелочной гидролиз (первая стадия), который осуществляют в вакуумном котле или в автоклавах различной конструкции. В вакуумном котле гидролиз проводят с трехкратным количеством 3 %-ного раствора гидроокиси натрия в течение 4-5 ч при давлении 0,2-0,3 Мпа. В результате получают гидролизат (рН 12-14), состоящий из полипептидов с различной длиной молекулярной цепи и свободных аминокислот.

 Вторая стадия процесса – совместная обработка в вакуумном котле содержимого преджелудков и полученного щелочного гидролизата кератинсодержащего сырья в течение 45-60 мин при давлении 0,15- 0,25 Мпа и последующей сушке при разрежении в течение 3-4 ч и при давлении греющего пара 0,4 Мпа. В результате получают белково-углеводный корм.

Заслуживает внимания также метод щелочного гидролиза с последующим внесением молочнокислых бактерий. Это также двухстадийный способ.

   На первой стадии сырье подвергают гидролизу щелочью при температуре 83-85 в течение 45 мин. На второй стадии в полученную массу вносят молочнокислые бактерии и ведут сбраживание при температуре 37  в течение 40 ч. В результате действия микроорганизмов происходит накопление в корме биомассы, содержащей белки, аминокислоты и витамины.

 Новизна данной технологии заключается и в том, что образующаяся при брожении молочная кислота нейтрализует остаточное количество щелочи и подавляет патогенную и гнилостную микрофлору. Благодаря этому выработанный кормовой продукт можно хранить во влажном состоянии при температуре 20-25 в течение 20-25 сут. Новый разработанный кормовой продукт содержит значительно больше протеина и БЭВ и меньше клетчатки по сравнению с белково-углеводным продуктом.

Следует отметить, что применение биотехнологического метода не только обеспечивает получение высококачественного кормового продукта, но и значительно сокращает энергозатраты, так как процесс протекает при умеренных температурах. Несмотря на безусловные преимущества биотехнологического метода, работы по его производственной апробации и внедрению в производство прекращены.

Разработка других способов переработки данного сырья в настоящее время не осуществляется.

Во ВНИИМП им. В.М. Горбатова разработана технология производ-ства кормового полуфабриката (авторы С.Г. Либерман, М.Л . Файвишевский, В.М. Горбатов, Ю.Ф. Заяс), которая обеспечивает комплексную переработку кератинсодержащего сырья, форменных элементов или стабилизированной пищевой крови, костного бульона и костного пищевого жира в целях получения кормового продукта, предназначенного для применения в качестве заменителя цельного молока (ЗЦМ) для молодняка сельскохозяйственных животных. Технологический процесс включает щелочной гидролиз кератинсодержащего сырья (аналогично технологии изготовления белково-углеводного корма), сме-шивание жидких компонентов и расплавленного костного жира, гомогенизацию смеси и ее сушку распылительным методом. Вырабатываемый продукт имеет состав: влага – 9-10 %, белок – 37-38 %, жир – не менее 36 %, минеральные соли – 6-7 %. Второй вид продукта, изготовленного без использования жира, в своем составе имеет не менее 75 % белка, не более 55 % жира и не более 10 % минеральных солей при содержании влаги 9-10 %. Этот вид продукта может быть выработан с помощью сушилок с вибро-кипящим слоем инертного материала. По данным ВНИИ животноводства, кормовой полуфабрикат может быть использован в качестве ЗЦМ для поросят-отъемышей и телят начиная с 14-дневного возраста. Данный кормовой продукт на основе разработанной нормативной документации в течение 15 лет вырабатывался на Сухумском мясокомбинате.

Использование описанных технологических решений с учетом объективной критической их оценки позволит рационально и эффективно применять кератинсодержащее сырье и продукты убоя для выработки ценной кормовой продукции животного происхождения.

 

 

 

 

 

 

 

4 Совершенствования технологии убоя и первичной переработки скота  или побочных продуктов убоя

 

4.1 Анализ патентной литературы по исследуемому вопросу

Результаты патентных поисков по исследуемому вопросу  приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Справка о патентном поиске

 

Страна патентирвания	Номер авторс-кого Свидетельства или патента	Класс, под-класс, групп, подгруппа	Автор изобретения	Дата опубликованя	Название изобретения	Наименование источник литературы, № издания, страница	Сущност изобретения
Россия	№ 2229821	A23J1/10, C12S3/00	Мухтаров Э.И. (RU), Шев-цов В.И. (RU), Мухтарова С.Э. (RU), Шахманов Ч.Ю. (RU), Антипова Л.В. (RU)	10.06.2004	Способ получения белкового гидролизата из кератинсодержащего сырья.	Реестр патентов РФ.	Рассматривается способ получения кормовых добавок ферментативным методом в присутствии фермента с протеолитической активностью не менее 10000 ед/кг сырья при непрерывном перемешивании реактантов со скоростью 90-150 об/мин.

 

 

 

 

 

  Продолжение таблицы 5

 

Страна патентирования	Номер авторског свидетельства или патента		Класс, Под-класс, групп подгруп-па	Автор изобретения	Дата опубликованя	Названи изобретения	Наименование источник литератур № издания, страница	Сущность изобретения
Россия		2279810	А23К1/00	Бреннер Валерий Владимирович (RU), Петровичев Владимир Алексеевич (RU), Волик Виктор Григорьевич (RU),Мазур Валентин Митрофанович (RU), Черноусов Владимир Иванович (RU)	20.07.2006	Способ получения белковой кормовой добавки из кератин-содержа-щего сырья	Реестр патентов РФ	Нагрев и измельчение исходного сырья, стерилизация и сушка с последующей гидротермической обработкой при температуре 150-250 в течение 5-3000секунд с одновремен-ным измельчени-ем и истиранием. Снижаются затраты электроэнер-гии и сокращается продолжительность процесса
Россия		2206231			17.07.2001	Основы переработки малоцен-ного пухперового сырья	Реестр патентов РФ	Получение кератин-содержащего сырья путем водного гидролиза

 

 

 

4.2 Анализ информационных  источников по исследуемому вопросу

 

Результаты анализа информационных источников по исследуемому вопросу приведены в таблице 6.

 

Таблица 6 – Справка об информационном поиске

 

Авторы статьи	Наименования статьи	Наименование журнала, год и номер выпуска, номера страниц	Краткое содержание или аннотация статьи.
О.О. Бабич, И.С. Разумникова,  А.ЮПолетаев, А.И.Морозова	Переработка вторичного кератинсодержащего сырья и получение белковых гидролизатов на пищевые и  кормовые цели.	Техника и технология пищевых производств, 2011, №2.	Переработка кератинсодержа-щего сырья ферментативным методом. Применение измельчения, инакцивация при нагревании. Анализ аминокислотного состава гидролизатов,.
М. Л. Файвишевский	О переработке содержимого преджелудков КРС и кератинсодержащего сырья.	Copyright 2009 НПО ПАХРА Россия	Совместная переработка содержимого преджелудков КРС и кератинсодержа-щего сырья с применением молочнокислых бактерий и получении полноценного белкового корма.

 

 

4.3 Совершенствование  технологии убоя и первичной переработки скота  и побочных продуктов убоя на основе патентного и информационного поисков

 

На предприятиях мясной промышлености  применяется метод щелочного гидролиза кератинсодержащего сырья с последующей нейтрализации фосфорной кислотой. Преимущество данного способа в том, что процесс происходит  без набухания, что сокращает количество используемых химических реагентов и времени получения конечного продукта. Сырье, предназначенное для переработки на рого-копытную муку, сортируют на рога и копыта. При небольшом поступлении сырья сортировку не производят. Затем сырье 5-8 мин промывают проточной водой при температуре 40-60°С в центрифуге и барабане. Далее производят приготовление 13% раствора щелочи, для этого в стальной чан  загружают гидроокись калия или натрия и воду. После  полного растворения раствор щелочи перекачивают в открытый котел, куда загружают  керотинсодержащее сырье, предварительно промытое водой. Соотношение жидкостного коэффициента 1:3. Затем в рубашку котла подводят пар, через

30-35 мин, когда содержимое  закипит  поддерживают постоянное  давление на протяжении всего  гидролиза. Расщепление кератина  происходит при помешивании в  течение 4 часов и давлении 0,2МПа. После окончания гидролиза прекращают  подачу пара, выпускают конденсат  и охлаждают содержимое. Полученный  щелочной гидролизат представляет собой темно-зелёный однородный раствор со слабым аммиачным запахом. Этот раствор нейтрализуют при постоянном перемешивании в фосфорной кислотой. Готовый продукт  высушивают на распылительной сушилке.

Описанная технология переработки кератинсодержащего сырья не требует  значительных и материальных затрат и специального обучения и может применяться для  малых сельскохозяйственных производителей.

Готовый продукт содержит 20-22% сухих веществ, в том числе 15-16% протеина. Выход гидролизата составляет примерно четырехкратное количество от переработанного  сырья. Производство щелочного гидролизата осуществляют на линии производительностью 65 кг/ч, схема которой приведена на рисунке 1. Расход пара на1 т гидролизата составляет 1,5 т, электроэнергии 22 кВт; линию обслуживают 2 человека.

Рисунок 1 - Схема линии производства гидролизата

 

1 - насос; 2 - емкость для  щелочи; 3 - автоклав для гидролизата; 4 - нейтрализатор; 5 - отстойник для жира; 6 - сборник крови; 7 - смеситель; 8 - гомогенизатор;

9 - сушилка; 10 - машина для  зашивания мешков; 11 - машина для  сварки полимерных пленок; 12 - весы; 13 - емкость для сахарного сиропа; 14 - подогреватель гидролизата; 15 - мерник для кислоты

Полученная мука характеризуется следующим показателями,% : влага -8,88-9,1; жир-1,1-2,1; зола-5,2-15,9; азот 12,7-16,4.

 Технология схема получения  щелочного гидролиза в горизонтальном  вакуумном котле аналогична разработанной  для открытых котлов. Отличие  состоит в том, что гидролиз  сырья проводится в горизонтальном  вакуумном котле при периодическом  перемешивании под постоянным  давлением в течении 3 часов.

Для получения белковой кормовой добавки, содержащей необходимые минеральные вещества, гидролиз следует вести смесью растворов гидроокиси натрия и кальция в соотношении 7:1, а для получения биоминерального удобрения - гидроокисью калия.

Широкое внедрение на мясокомбинатах этих способов переработки кератинсодержащего сырья позволило обеспечить рациональное использование имеющихся ресурсов этого сырья для производства кормовых продуктов.

 Различные линии  для производства полноценных кормов производительностью 1-30 тон./ч. приведены на рисунке 2.

 

      

            Рисунок 2 - Различные линии производства  кормов

 

 В описанных технологиях применялся щелочной способ переработки кератинсодержащего сырья, при котором сырье подвергалось высокотемпературной обработке как при гидролезе, так и при сушке. Что приводило к некоторым потерям белка. Целью же исследований является изучение и внедрение технологий, при которых выход по белку был бы максимальным, при этом снижены затраты. Поэтому в процессе изучения технологических приемов получения растворов кератина  были рассмотрены работы отечественных и зарубежных исследователей по растворению кератинсодержащего сырья. Внимание уделялось технологиям, направленным на ослабление структуры кератинов прежде всего с разрушением дисульфидных связей, стабилизирующих межцепочечные связи в структуре белка с минимальным воздействием на внутрицепочечные пептидные связи для последующего специфического гидролиза пептидных связей ферментами.   Поэтому в ходе изучения работ по оптимизации процесса получения кератина и производства кормовой добавки на его основе  можно выделить метод щелочного гидролиза с применением ферментных препаратов, при котором технологический прием, включает вначале воздействия на сырье раствором, содержащим 3 % гидроксида натрия, 1 % перекиси водорода и 0,5 % сульфита натрия при комнатной температуре. Через 3 часа в растворимое состояние переходит 32,6 % кератина.